Entwicklung und Qualifizierung von Methoden zur Analyse der mukosalen Immunantwort auf COVID-19 (MUCOVID)

SARS-CoV-2 ist zunächst für eine über die Luft übertragene Infektion der oberen Atemwege verantwortlich, die bei Erreichen der Lunge eine schwere akute Atemwegserkrankung namens COVID-19 verursacht.

Die Reaktion des Organismus auf diese virale Aggression richtet sich zunächst gegen die Schleimhäute der Atemwege.

Diese Schleimhautreaktion ist komplex, wobei verschiedene Aktivitätsebenen interagieren: mechanische Aktivität mit der Sekretion von Schleim, der als Barriere für den Infektionserreger fungiert; physikalisch-chemische Aktivität mit der Produktion von Enzymen und Zytokinen, die zum Abbau viraler Partikel beitragen; und spezifische humorale Immunaktivität mit der Produktion von sekretorischen Immunglobulinen vom IgA-Typ auf Schleimhautebene mit neutralisierender Aktivität, die den Viruseintritt in die Wirtszelle blockiert.

Diese angeborenen und adaptiven Immunmechanismen spielen zusammen mit ihren humoralen und zellulären Komponenten eine wesentliche Rolle bei der Funktion der Schleimhautbarriere. Die Schleimhautimmunität ist daher für eine angemessene, frühe und langfristige Immunantwort gegen respiratorische Virusinfektionen unerlässlich.

SARS-CoV-2 ist ein umhülltes Virus mit einem helikalen Kapsid und einem Genom, das aus etwa 30.000 Nukleotiden besteht. Dieses Genom kodiert für mehrere Proteine, die für die Virionbildung essentiell sind, darunter das S-Protein für Spike und das N-Protein für Nukleokapsid.

Das virale S-Protein bindet an das Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2) der Wirtszelle. ACE2 fungiert somit als viraler Rezeptor, der den viralen Eintritt in die Zelle vermittelt und eine Immunantwort im Wirt auslöst. Dieses Protein S ist das Hauptziel der neutralisierenden Antikörperantwort. Mutationen im Protein S waren für die Entstehung von Varianten von SARS-CoV-2 mit unterschiedlichen Phänotypen verantwortlich, die die Übertragung und Anfälligkeit für Antikörper beeinflussen.

Das N-Protein ist ein hochimmunogenes Glykoprotein, das auch an der Virusreplikation und der Modulation zellulärer Signalwege beteiligt ist. Beim Zusammenbau des Virions bindet das N-Protein an die virale RNA und führt zur Bildung des helikalen Nukleokapsids. Dieses N-Protein ist in allen SARS-CoV-2-Varianten hochkonserviert und könnte daher ein interessantes Ziel in der universellen Abwehr dieses Virus sein.

Im Falle einer Atemwegsinfektion löst die Stimulation des mukosalen Immunsystems einerseits eine humorale Reaktion mit der Freisetzung sekretorischer Immunglobuline, hauptsächlich sekretorischem IgA, aus. Die Hauptaufgabe von IgA besteht darin, die Ausbreitung des Virus im Körper zu verhindern.

Andererseits löst eine Atemwegsinfektion auch eine zelluläre Schleimhautreaktion aus, die hauptsächlich durch T-Lymphozyten vermittelt wird.

Eine Infektion mit SARS-CoV-2 löst eine Immunantwort aus, die eine Antikörperproduktion im Blut (Serumantikörper), eine Stimulation der Blutlymphozyten und eine Antikörperproduktion in den oberen Atemwegen (Schleimhautantikörper) umfasst. Die quantitative humorale Anti-SARS-CoV-2-Reaktion im Blut (Serumantikörper) wurde durch verschiedene Tests beurteilt. Derzeit beruht es jedoch hauptsächlich auf EIA-Tests mit Blutspiegeln von Anti-S-IgG (gegen das Spike-Protein gerichtet) und Anti-N-IgG (gegen das Nukleokapsid-Protein gerichtet). Die qualitative Analyse dieser Reaktion basiert auf der Fähigkeit dieser Antikörper, eine neutralisierende Aktivität auszuüben (neutralisierende Antikörper).

Die Anti-SARS-CoV-2-T-Lymphozyten-Zellreaktion scheint auch für die Kontrolle von Infektionen wichtig zu sein. Der schnellste Test zur Beurteilung dieser T-Lymphozyten-Reaktion ist der ELISPOT IFN-γ

Was die humorale Schleimhautreaktion betrifft, haben mehrere Studien das Vorhandensein virusspezifischer Anti-S-IgA-Antikörper (gegen das Spike-Protein gerichtet) im Nasopharynxsekret oder Speichel infizierter Personen dokumentiert. Bisher gibt es keinen routinemäßig verwendeten Test zur Messung von Schleimhautantikörpern gegen SARS-CoV-2, insbesondere sekretorischem Anti-S-IgA, und zur Analyse ihrer neutralisierenden Aktivität.

Unsere Studie wird es uns somit ermöglichen, Methoden zur Analyse der Schleimhautimmunität gegen SARS-CoV-2 zu entwickeln und zu qualifizieren. Diese Methoden werden für die Analyse der Schleimhautreaktion auf dieses Virus von entscheidender Bedeutung sein.

Sobald diese Analysemethoden validiert sind, werden sie es ermöglichen, die Schleimhautreaktion auf eine Infektion, aber auch die Schleimhautreaktion, die durch die Impfung gegen SARS-CoV-2 hervorgerufen wird, insbesondere bei der Verwendung von Nasenimpfstoffen, zu untersuchen.

Tatsächlich induzieren die derzeit zur Bekämpfung von SARS-CoV-2 eingesetzten Impfstoffe eine serumneutralisierende Aktivität gegen Protein S (Spike). Ihre intramuskuläre Verabreichung induziert eine systemische Immunität und bietet Schutz vor schweren Formen der Infektion. Dennoch bleibt die durch aktuelle Impfstoffe induzierte Schleimhautimmunität gering. Die Entwicklung eines nasal zu verabreichenden Impfstoffs ist ein interessanter Weg, da er einen umfassenderen Schutz bieten würde, insbesondere durch die Kontrolle der Virusreplikation in den oberen Atemwegen und damit die Induktion der oberen Atemwege, wodurch eine Herdenimmunität induziert und die Übertragung des Virus verringert wird.