目前,全球科研工作者都在为开发SARS-CoV-2疫苗而进行努力。虽然抗SARS-CoV-2抗体反应的研究越来越多,但我们对SARS-CoV-2特异性T细胞反应的了解才刚刚开始。因此,当务之急是深入了解其反应,从而协助疫苗设计并提供工具来评估疫苗诱导的T细胞反应。多项研究表明,与健康个体的T细胞相比,从COVID 19患者中分离出来的T细胞效应功能受损,抑制性受体表达水平更高,且这种现象随着病情加重而增加。Seminal及其同事首次证实了T细胞特异性识别SARS-CoV-2,他们的研究表明来自COVID-19患者的CD4和CD8 T细胞可以识别大量来自SARS-CoV-2的肽段库中的多肽,且得到了其他文献的支持。但是,目前尚不清楚是哪些确切的表位驱动了T细胞对SARS-CoV-2的反应。T细胞识别的确切病毒表位,以及T细胞识别的最具免疫原性的表位(即免疫优势表位),这些表位的确定将有助于指导疫苗设计,并可成为开发监测SARS-CoV-2特异性T细胞反应的工具。
到目前为止,大部分的工作都集中在鉴定表位和T细胞的反应,特别是对刺突蛋白的反应,也包括SARS-CoV-2的核蛋白和膜蛋白,然而,作者决定将分析扩展到病毒的整个蛋白质组,SARS-CoV-2会引起CD8 T细胞反应,值得注意的是,大部分观察到的CD8 T细胞反应是针对ORF1ab多聚蛋白的,而ORF1ab对CD8 T细胞的有较高的特异性反应。
● 实验对象
为了研究SARS-CoV-2的哪些表位可以被CD8 T细胞识别,作者收集了22例住院患者的PBMC样本进行分析,其中包括10例重症患者,9例危重症,3例已痊愈的。为了在高特异性和高通量的情况下覆盖尽可能多的HLA等位基因,作者基于肽HLA (pHLA)多路结合荧光染料的技术,利用14种不同的荧光染料制作独特的双荧光编码,可以同时检测T细胞识别的75个表位。对患者的HLA- A和HLA-B基因位点进行分型,筛选出10种HLA等位基因,包括HLA-A*01:01、HLA- A*02:01、HLA- A*03:01、HLA- A*11:01和HLA- A*24:02,以及HLA-B*07:02、HLA-B*08:01、HLA-B* 15:01、HLA-B*18:01和HLA-B*51:01。
● 结果
实验结果表明:绝大多数确定的应答仅限于HLA-A*01:01等位基因(如下图)。此外,在5例HLA-A*01:01患者中,有3例患者发现了额外的应答,这些额外应答的强度比TTDPSFLGRY表位的应答至少低20倍。这一观察结果表明,在HLA-A*01:01阳性患者中,该表位很可能驱动CD8 T细胞对SARS- CoV-2的大部分应答,并且很可能是该亚组患者的免疫显性表位。
上图:所有检测到的SARS-CoV-2特异性CD8 T细胞反应的Heatmap。每一列代表一个病人,病人的颜色编码与疾病状态相对应。灰色条中的黑方块表示分析中包含的HLA等位基因。左侧列出了T细胞识别的SARS-CoV-2的表位,颜色编码显示了它们来自哪种病毒蛋白。每个彩色方块表示检测到的T细胞反应的大小。
上图:在COVID-143患者中检测到四种不同的SARS -CoV-2特异性CD8 T细胞反应的流式细胞仪图
此外,在所有5例HLA-A*01:01阳性患者中均检测到CD8 T细胞对ORF1ab表位TTDPSFLGRY的应答,这些应答的程度明显高于其他所有检测到的CD8 T细胞应答 (如下图)。
在COVID-19患者中鉴定的9个CD8 T细胞识别表位里,其中4个为SARS-CoV-2特有的表位,5个为SARS-CoV-2和SARS-CoV共有表位,还有1个之前已被证明具有免疫原性。值得注意的是,9个CD8 T细胞识别的表位中有4个来自OFR1ab,而CD8 T细胞识别抗原表位来自S蛋白也有3个。相比之下,核蛋白和膜蛋白各只有1个抗原表位。重要的是,CD8 T细胞对来自ORF1ab的表位的特异性应答明显高于CD8 T细胞对S、N和M蛋白的应答(如下图)。因为目前大多数候选疫苗都聚焦于S蛋白,可能会导致疫苗研究的局限性,而作者的实验结果为设计候选疫苗提供了更多的参考。
随后,作者发现CD8 T细胞识别的SARS-CoV-2表位不在SARS-CoV-2基因组的热点区域,从而表明,已鉴定的免疫原性表位被高度保存,使它们成为用于监测SARS-CoV-2特异性T细胞反应的有效工具。最后,作者评估了与T细胞激活和衰竭相关的4个抑制受体(NKG2A、PD1、TIM3和2B4)的表达水平,这些观察结果强调了分析COVID 19患者病毒特异性T细胞的重要性。
值得注意的是,相当一部分鉴定的CD8 T细胞反应是针对ORF1ab的,而且这些反应的规模非常大,与CD8 T细胞针对刺突、核和膜蛋白结合的反应相比,明显要高得多。这些结果显示ORF1ab表位具有高度的免疫原性。特别是来自ORF1ab的TTDPSFLGRY表位,它是SARS-CoV-2特有的,诱导了CD8 T细胞的深度反应。
英国ProImmune公司已合成新冠相关表位的MHC-I五聚体,特异性的刺激CD8 T细胞的激活与增殖,协助新冠疫苗的开发。
● Here is the catalog of our SARS-CoV-2 specific
DISEASE | ALLELE | PEPTIDE CODE | PEPTIDE SEQUENCE | EPITOPE ORIGIN |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*01:01 | 4355 | FTSDYYQLY | SARS-CoV-2 ORF3a 207-21 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*01:01 | 4381 | TTDPSFLGRY | SARS-CoV-2 Replicase polyprotein 1ab 1637-1646 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*01:01 | 4382 | PTDNYITTY | SARS-CoV-2 Replicase polyprotein 1ab 1621-1629 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*01:01 | 4501 | CTDDNALAYY | SARS-Cov-2 ORF1ab 4163-4172 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*01:01 | 4690 | HTTDPSFLGRY | SARS-CoV-2 ORF1ab 1641-1651 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*02:01 | 4321 | FIAGLIAIV | SARS-CoV-2 Spike glycoprotein 1220-1228 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*02:01 | 4323 | LITGRLQSL | SARS-CoV-2 Spike glycoprotein 996-1004 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*02:01 | 4339 | YLQPRTFLL | SARS-Cov-2 Spike glycoprotein 269-27 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*02:01 | 4342 | LLYDANYFL | SARS-CoV-2 ORF3a 139-14 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*02:01 | 4358 | RLQSLQTYV | SARS-CoV-2 Spike glycoprotein 1000-1008 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*02:01 | 4418 | KLWAQCVQL | SARS-CoV-2 ORF1ab 3886-3894 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*03:01 | 4443 | KCYGVSPTK | SARS-CoV-2 Spike glycoprotein 378-386 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*03:01 | 4356A | KTFPPTEPK | SARS-CoV-2 Nucleocapsid protein 362-370 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*03:01 | 4691A | VTNNTFTLK | SARS-CoV-2 ORF1ab 808-816 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*11:01 | 4356B | KTFPPTEPK | SARS-CoV-2 Nucleocapsid protein 362-37 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*11:01 | 4691B | VTNNTFTLK | SARS-CoV-2 ORF1ab 808-816 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*24:02 | 4668 | QYIKWPWYI | SARS-CoV-2 Spike glycoprotein 1205-1213 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | A*24:02 | 4692 | NYNYLYRLF | SARS-CoV-2 Spike glycoprotein 448-456 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | B*07:02 | 4351 | SPRWYFYYL | SARS-CoV-2 Nucleocapsid protein 105-113 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | B*07:02 | 4694 | RARSVSPKL | SARS-CoV-2 ORF7a 78-86 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | B*27:05 | 4354 | QRNAPRITF | SARS-CoV-2 Nucleocapsid protein 9-17 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | B*40:01 | 4328 | MEVTPSGTWL | SARS-CoV-2 Nucleocapsid protein 322-330 |
● Here is the catalog of our SARS-CoV-2 specific
Research Area | Allele | Peptide Code | Peptide Sequence | Epitope Origin |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*01:01 | 4701A | TRFQTRFQTLLALHRSYLT | SARS-CoV-2 Spike 236-254 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*01:01 | 4702A | FYVYSRVKNLNSSRV | SARS-CoV-2 Env 56-70 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*01:01 | 4703A | LEASFNYLKSPNFSK | SARS-CoV-2 ORF1ab 2211-2225 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*01:01 | 4704A | LSYYKLGASQRVAGD | SARS-CoV-2 gp 176-190 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*01:01 | 4705A | SEFSSLPSYAAFATA | SARS-CoV-2 ORF1ab 3948-3962 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*04:01 | 4701B | TRFQTRFQTLLALHRSYLT | SARS-CoV-2 Spike 236-254 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*04:01 | 4702B | FYVYSRVKNLNSSRV | SARS-CoV-2 Env 56-70 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*04:01 | 4703B | LEASFNYLKSPNFSK | SARS-CoV-2 ORF1ab 2211-2225 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*04:01 | 4704B | LSYYKLGASQRVAGD | SARS-CoV-2 gp 176-190 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*04:01 | 4705B | SEFSSLPSYAAFATA | SARS-CoV-2 ORF1ab 3948-3962 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*15:01 | 4701C | TRFQTRFQTLLALHRSYLT | SARS-CoV-2 Spike 236-254 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*15:01 | 4702C | FYVYSRVKNLNSSRV | SARS-CoV-2 Env 56-70 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*15:01 | 4703C | LEASFNYLKSPNFSK | SARS-CoV-2 ORF1ab 2211-2225 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*15:01 | 4704C | LSYYKLGASQRVAGD | SARS-CoV-2 gp 176-190 |
COVID-19 / SARS-CoV-2 | DRA1*01:01/DRB1*15:01 | 4705C | SEFSSLPSYAAFATA | SARS-CoV-2 ORF1ab 3948-3962 |
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