PROSAIC-19 - COVID-19 感染コホートにおける前向き縦断的評価 (PROSAIC-19)

前書き

1.1 背景

SARS-CoV-2 感染によって引き起こされるコロナウイルス病 2019 (COVID-19) は、証明された治療法の選択肢がなく、急速に広がる新しい感染症です。 このウイルスは、軽度の鼻風邪症状から、換気補助を必要とする重度の呼吸障害まで、さまざまな疾患を引き起こします。 イングランド公衆衛生局のガイダンスでは、高齢者や慢性肺疾患患者など、重篤な疾患のリスクがあるいくつかのグループを特定しています。 さらに、コルチコステロイドの役割についても議論があり、一部の病院のガイドラインではその使用を推奨していますが、抗ウイルス免疫を損ない病気を悪化させる可能性があるという懸念から、WHO のガイダンスはこれと矛盾しています。 COVID-19 に感染した特定の個人が重症化するメカニズムはよくわかっていません。 新しい有効な治療法とワクチンの迅速な開発を促進するために、これらのメカニズムを理解することが緊急に必要です。

1.重度のCOVID-19疾患に対する免疫感受性

SARS-CoV-2 が素因のある個人の病気の重症度を高める可能性があるいくつかの推定メカニズムがあります。 これらには以下が含まれます：

1. 生来の抗ウイルス免疫応答の障害

   ウイルスの侵入後、呼吸器ウイルスに対する自然免疫応答には、I型およびIII型インターフェロン（IFN）の誘導が含まれます。 これは、ウイルスの複製を制限するために協調して作用するタンパク質を発現する一連のインターフェロン刺激遺伝子の発現を引き起こすカスケードを開始します。 慢性肺疾患、特に喘息、嚢胞性線維症 (CF) および COPD は、ライノウイルスやインフルエンザなどの一般的に遭遇するウイルスに対するインターフェロン誘導の障害または調節不全に関連しており、同様の調節不全が SARS-CoV-2 で発生する可能性があります。 吸入インターフェロンβは現在、喘息およびCOPDの抗ウイルス療法として試験中です。

2. ウイルス感染に対する誇張された炎症反応

   インフルエンザや呼吸器合胞体ウイルス (RSV) などの一般的な呼吸器ウイルス感染症は、抗体と T 細胞応答によって媒介されるウイルス病理を促進する可能性があります。 初期の証拠は、重度の COVID-19 疾患が過炎症に関連していることを示唆しています。これは、ウイルス負荷によって直接引き起こされるか、免疫系の独立した過剰活性化によって発生する可能性がある特徴です。 SARS-CoV を含むヒト コロナウイルス感染症は、ヒト マクロファージによる SARS-CoV 感染の抗体増強など、さまざまなメカニズムを介して肺に免疫病理を誘発する可能性があります。 軽度/中程度の疾患と比較して、重度の SARS-CoV 疾患では、CD4 および CD8 を発現する炎症誘発性サイトカインの有意な増加が示されています。

   したがって、重度の COVID-19 の治療のために既存の免疫抑制療法を再利用する潜在的な役割に大きな関心が寄せられています。 COVID-19 で過炎症を引き起こす主要なメディエーターと経路は不明であり、これらのプロセスの解明が進むことで、既存の治療法の転用や効果的な治療への新しいアプローチの開発に役立つでしょう。 慢性肺疾患（例： ぜんそく、COPD、嚢胞性線維症など) についても不明であり、さらなるメカニズムの理解が必要です。 そのため、現在臨床試験中の免疫抑制療法が、これらの感受性患者の大規模コホートにおいて有益であるか有害であるかはまだ不明です.

3. COVID-19に対するインターフェロン依存性内皮機能の調節不全

   急性呼吸窮迫症候群 (ARDS) は、静水圧性肺水腫、肺血管抵抗の上昇、および凝固障害を特徴とし、内皮由来の血管作動性ホルモンの調節不全による内皮機能の破壊があります。 エンドセリン-1 の循環レベルは、おそらくアンジオポエチン-1 によって調節される可能性がある肺での産生の増加とクリアランスの減少により、ARDS 患者で上昇します[16]。

   重度の SARS-CoV-2 感染は、サイトカインストームに関連しています。 IFN-γ、TNF-α、IP10、IL-8、IL-10 を含む多くの重要な炎症性サイトカインの血清レベルの上昇と、IL-6 のレベルの上昇は、死亡率と強く関連しています。 IL-6 の放出は IFN-γ と TNF-α によって相乗的に誘導され、正のフィードバック機構で、低用量の IL-6 が IFN-α に対する細胞応答を強力に増強し、インターフェロン刺激による遺伝子発現を調節します。 マウスの実験モデルでは、IFN共刺激によるライノウイルスの感染により、IL-6の気管支肺胞洗浄レベルが上昇することがわかりました（Singanayagam et al、未発表の観察結果）。 これらのデータは、重度の COVID-19 患者では過炎症プロセスが続くことを示唆しており、IP10 や ET-1 などの重要な血管炎症性インターフェロン刺激遺伝子が、IFN 産生の調節不全やチェックされていないことにより、実質および肺血管の増加により転帰を悪化させると仮定しています。炎症。 これは、ウイルス複製を制限するために最初の IFN 誘導が必要であるという二分法をもたらしますが、後期の抑制されていない生産は病態生理学を悪化させる可能性があります。 これは、ほぼ正常な肺コンプライアンスを伴う重度の低酸素症を特徴とする SARS-CoV-2 救命救急患者に特有の表現型を示唆する新たな臨床データによって裏付けられています。

4. ウイルス侵入受容体の発現の変化: 最近のデータは、SARS-CoV-2 がアンギオテンシン変換酵素 (ACE)2 をウイルス付着の受容体として利用し、スパイク (S) タンパク質を切断してウイルスと細胞との融合を可能にするプロテアーゼ TMPRSS2 も利用していることを示しています。膜。 ACE2 と TMPRSS2 は、肺上皮で頻繁に共発現します。 最近の研究では、ACE2 がインターフェロン刺激遺伝子 (ISG) であることも示されました (つまり、 抗ウイルス応答によって直接誘導される）、したがって、SARS-CoV-2 は自身の受容体をアップレギュレートして感染を伝播する可能性があります。 最近のデータは、喫煙者と慢性閉塞性肺疾患 (COPD) の被験者が肺の ACE2 発現を増加させていることを示しており、慢性肺疾患が SARS-CoV-2 のより大きな感染を促進する可能性があることを示唆しています。 逆に、ACE2 発現は、酸吸引または敗血症のコンテキストでの急性肺損傷から保護するため、SARS-CoV による ACE2 誘導が慢性肺疾患で損なわれると、これは有害な結果の素因となる可能性があります。
5. 細菌および/または真菌の二次感染の増加

初期の症例シリーズでは、重度の COVID-19 疾患の被験者で二次感染がより頻繁に観察されています。 二次細菌感染は、ライノウイルス、インフルエンザ、呼吸器合胞体ウイルスに続くよく知られている現象であり、マクロファージ食作用や好中球エラスターゼを介した抗菌ペプチドの切断など、さまざまなメカニズムによって機構的に引き起こされる可能性があります。 これらのプロセスは、コルチコステロイドの使用によって悪化する可能性があり 28、特に、COVID-19 後の二次感染患者の大部分がステロイドを処方されていました。

アスペルギルス症と一致する侵襲性真菌性疾患は、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス (SARS-CoV-2003) と中東呼吸器症候群コロナウイルス (MERS-CoV) の両方でも観察されており、中国は、アスペルギルス肺感染症が発生することを示唆しています。 これらのデータは、パンデミックが進行するにつれて、二次侵襲性真菌感染症が COVID-19 に罹患した患者にますます深刻な合併症をもたらす可能性があることを示す早期警告サインです。 細菌/真菌の二次感染に対する免疫感受性のメカニズムの基礎と、これらの二次感染を防ぐ能力を理解することは、この疾患の転帰を改善するための重要なステップとなる可能性があります。

1.2 現在の研究の理論的根拠

この研究では、研究者はCOVID-19が確認された個人からの血液と気道のサンプルを分析して、重篤な疾患につながる免疫メカニズムを理解します。 私たちは、慢性肺疾患患者などのリスクの高い個人において、より深刻な病状を引き起こす特定のメカニズムを解明します。 詳細な免疫プロファイリングを通じて、将来の臨床介入研究で活用するための重要な経路と薬にできるターゲットを特定します。

仮説:

1. 慢性肺疾患患者を含むリスクの高い個人は、SARS-CoV-2 に対する抗ウイルス免疫応答が損なわれており、ウイルスによる炎症が増加しています。
2. インターフェロン依存性の内皮機能障害は、SARS-CoV-2 感染の病原性を促進します。
3. 慢性肺疾患における細菌および真菌の二次感染に対する感受性は、自然免疫機能の選択的経路の欠陥に関連しています。

2. 研究目的

第一目的：

1. 肺疾患の既往歴のある患者の COVID-19 疾患を引き起こす免疫メカニズムを理解する

副次的な目的

1. SARS-CoV-2 感染における防御と肺病理学の免疫相関を特定します。
2. 軽度および重度の COVID-19 患者および COVID-19 患者のウイルス刺激血液由来内皮細胞を使用した ex vivo における内皮機能の分析。
3. COVID-19 中に発生する上気道/下気道微生物叢および菌類生物相の変化の評価。
4. COVID-19 および慢性肺疾患の患者と比較した、COVID-19 および慢性肺疾患の患者におけるウイルス、細菌、および真菌刺激に対する ex vivo 末梢血免疫応答の評価。
5. 慢性肺疾患におけるCOVID-19感染の生活の質への影響の分析。

3. 研究デザイン

24 か月にわたる前向き縦断多施設 (Royal Brompton & Harefield NHS Trust Chelsea および Westminster NHS Foundation Trust、および Imperial College Healthcare NHS Trusts) の観察研究を通じて、研究チームは非侵襲的 EndoPAT デバイス テストと並行して、血液、喀痰、および鼻のサンプリングを分析します。合計 pf 230 科目。 研究チームは、末梢血、喀痰、鼻洗浄液、ブラッシング、および鼻の合成吸収性マトリックス（SAM）サンプルを入手し、入院当日および入院中の毎週の間隔で非侵襲的な EndoPAT テストを実施し、その後の外来患者の訪問中に実施します。 12か月のフォローアップ期間にわたる退院。 研究チームは、人口統計学、日常的な臨床検査、臨床症状のスコア、結果などの臨床情報を収集します。 リンクされた疑似匿名化された放射線画像も分析のために転送されます。

自然に吐き出された喀痰、鼻洗浄液、ブラッシングおよび鼻の合成吸収マトリックス（SAM）サンプルを採取し、前述のように処理し、ELISA/MSD、ウイルス負荷測定、およびマイクロバイオーム分析を含む下流分析のために-80℃で保存します。 静脈血 (60ml) をリチウム ヘパリン チューブおよび PAXgene RNA チューブに採取し、処理および保存のためにインペリアル カレッジ (RBH) に移します。 インビトロ刺激アッセイのためにＰＢＭＣを抽出し、全血（１ｍｌ）および血清（２ｍｌ）を単離し、さらなる分析のために－８０℃で保存する。 PAXgene チューブは、さらなる宿主遺伝子配列解析のために-80℃で保存されます。 血清抗体プロファイリングのための酵母表面ディスプレイ、モノクローナル抗体を生成するための単一 B 細胞ソーティング、および SARS CoV-2 ペプチドプールに対する CD4 および CD8 T 細胞 ELISPOT を分析するための ELISPOT を使用したさらなる免疫学的分析。 サイトカイン分析、ウイルス（またはウイルス PRR アゴニスト）に対する PBMC サイトカイン応答、真菌刺激、血清抗体プロファイリングのための酵母表面ディスプレイ、単一記憶 B 細胞発現クローニングを使用した、さらなる詳細な免疫学的プロファイリングが行われます。 CD4 および CD8 T 細胞 ELISPOT は、前述のように実行されます。 非侵襲的な EndoPAT テストも前述のように実行されます。