Utvikling og kvalifisering av metoder for å analysere slimhinneimmunresponsen på COVID-19 (MUCOVID)

SARS-CoV-2 er i utgangspunktet ansvarlig for en luftbåren infeksjon i de øvre luftveiene som, når de når lungene, forårsaker en alvorlig akutt luftveissykdom kjent som COVID-19.

Organismens respons på denne virale aggresjonen er i utgangspunktet rettet mot luftveisslimhinnen.

Denne slimhinneresponsen er kompleks, med ulike aktivitetsnivåer som interagerer: mekanisk aktivitet, med sekresjon av slim som fungerer som en barriere for smittestoffet; fysisk-kjemisk aktivitet, med produksjon av enzymer og cytokiner som bidrar til nedbrytning av virale partikler; og spesifikk humoral immunaktivitet, med produksjon av sekretoriske IgA-type immunoglobuliner på slimhinnenivå, med nøytraliserende aktivitet som blokkerer viral inntreden i vertscellen.

Disse medfødte og adaptive immunmekanismene, sammen med deres humorale og cellulære komponenter, spiller en viktig rolle i slimhinnebarrierefunksjonen. Slimhinneimmunitet er derfor avgjørende for en tilstrekkelig, tidlig og langsiktig immunrespons mot luftveisvirusinfeksjoner.

SARS-CoV-2 er et innkapslet virus med et spiralformet kapsid og et genom som består av omtrent 30 000 nukleotider. Dette genomet koder for flere proteiner som er essensielle for viriondannelse, inkludert S-proteinet for Spike og N-proteinet for nukleokapsid.

Det virale S-proteinet binder seg til vertscellens angiotensin-konverterende enzym 2 (ACE2). ACE2 fungerer dermed som en viral reseptor som medierer viral inntreden i cellen og utløser en immunrespons i verten. Dette protein S er hovedmålet for den nøytraliserende antistoffresponsen. Mutasjoner i protein S har vært ansvarlige for fremveksten av varianter av SARS-CoV-2 med forskjellige fenotyper som påvirker overføring og mottakelighet for antistoff.

N-proteinet er et svært immunogent glykoprotein også involvert i viral replikasjon og i moduleringen av cellulære signalveier. Under virionmontering binder N-proteinet seg til viralt RNA og fører til dannelsen av det spiralformede nukleokapsidet. Dette N-proteinet er svært konservert i alle SARS-CoV-2-varianter og kan derfor være et interessant mål i det universelle forsvaret mot dette viruset.

Ved en luftveisinfeksjon utløser stimulering av slimhinneimmunsystemet på den ene siden en humoral respons med frigjøring av sekretoriske immunglobuliner, hovedsakelig sekretorisk IgA. Hovedrollen til IgA er å forhindre at viruset sprer seg gjennom hele kroppen.

På den annen side vil luftveisinfeksjon også utløse en mukosal cellulær respons primært mediert av T-lymfocytter.

Infeksjon med SARS-CoV-2 utløser en immunrespons som involverer antistoffproduksjon i blodet (serumantistoffer), stimulering av blodlymfocytter og antistoffproduksjon i øvre luftveier (slimhinneantistoffer). Den kvantitative anti-SARS-CoV-2 humorale responsen i blodet (serumantistoffer) har blitt vurdert ved forskjellige tester. Foreløpig er den imidlertid hovedsakelig avhengig av tester av EIA-type, med blodnivåer av anti-S IgG (rettet mot Spike-proteinet) og anti-N IgG (rettet mot nukleokapsidproteinet). Kvalitativ analyse av denne responsen er basert på disse antistoffenes evne til å ha nøytraliserende aktivitet (nøytraliserende antistoffer).

Anti-SARS-CoV-2 T-lymfocyttcellulær respons ser også ut til å være viktig for å kontrollere infeksjon. Den raskeste testen for å vurdere denne T-lymfocyttresponsen er ELISPOT IFN-γ

Når det gjelder den slimhinnehumorale responsen, har flere studier dokumentert tilstedeværelsen av virusspesifikke anti-S IgA-antistoffer (rettet mot Spike-proteinet) i nasofaryngeale sekreter eller spytt fra infiserte individer. Til dags dato er det ingen rutinemessig brukt test for å måle slimhinneantistoffer mot SARS-CoV-2, spesielt sekretorisk anti-S IgA, og for å analysere deres nøytraliserende aktivitet.

Vår studie vil dermed gjøre oss i stand til å utvikle og kvalifisere metoder for å analysere slimhinneimmunitet mot SARS-CoV-2. Disse metodene vil være avgjørende for å analysere slimhinnerespons på dette viruset.

Når disse analysemetodene er validert, vil de gjøre det mulig å studere slimhinneresponsen på infeksjon, men også slimhinneresponsen indusert av vaksinasjon mot SARS-CoV-2, spesielt ved bruk av nasale vaksiner.

Vaksinene som for tiden brukes til å bekjempe SARS-CoV-2 induserer faktisk serumnøytraliserende aktivitet mot protein S (Spike). Deres intramuskulære administrasjonsvei vil indusere systemisk immunitet, og gi beskyttelse mot alvorlige former for infeksjonen. Ikke desto mindre er slimhinneimmunitet indusert av nåværende vaksiner fortsatt lav. Utviklingen av en nasalt administrert vaksine er en interessant vei, siden den ville gi mer fullstendig beskyttelse, spesielt ved å kontrollere virusreplikasjon i de øvre luftveiene, og dermed indusere øvre luftveier, og derved indusere flokkimmunitet og redusere overføring av viruset.