Еще раз к вопросу о гипотетической возможности антителозависимого усиления инфекции в случае ковида и гипотетической!!! же возможности провоцирования цитокинового шторма вакцинами (каковой, по мнению диванных вирусологов, невозможен
в принципе).
Статья годичной давности (в числе авторов - народ из "Вектора" и вирусолог академик Нетёсов). Тогда авторы считали подобную возможность
принципиально вполне представимой и требующей изучения - как в части собственно ADE, так и именно что риска провоцирования цитокинового шторма.
Заранее следует подчеркнуть, что т.к. за истекший год явление всё-таки не выявлено (вроде как) в явном виде ни у одной из вакцин, а также среди повторно болевших - то, видимо, или нам (пока?) повезло и у ковида оно не возникает вообще, и/или конструкторы вакцин всё-таки постарались и сумели его избежать (в т.ч. за счёт антитетел не только к S-белку - тот же Спутник специально на N целился), и/или еще не пришёл в раздаче такой штамм (это самый хреновый вариант). В конце концов, наверное, недаром тот же Нетёсов в недавнем интервью не упоминает о подобных рисках (возможность варианта, что не хочет пугать широкую публику, пока отбросим).
Но вот что удивляет - это почему же гамалеевцы в одном из интервью, чуть ли не по осени еще, успокаивали в том ключе, что такие опасения необоснованны, т.к. явление антителозависимого усиления для коронавирусов не отмечено. Или они только про ковид говорили???
...
Проблема антитело-зависимого усиления инфекции и ее возможное решение
Серьезной проблемой для разработки вакцин против коронавирусов может быть
вторичный иммунный ответ, приводящий к антитело-зависимому усилению инфекции
(АЗУИ) и развитию острого респираторного синдрома. Феномен АЗУИ [12-14] (antibodydependent
enhancement, ADE) описан для вирусов с геномом, несущим (+) цепь РНК и для
коронавирусов в том числе [15-19].
Возможной причиной наличия этого феномена у бета-коронавирусов является
антигенная изменчивость S-белка за счет высокой вариабельности многих аминокислот
[20] и/или смены конформаций [21]. Антитела, выработанные на вакцинный вариант
вируса с одними антигенными детерминантами S-белка, могут утратить свойство
нейтрализовать вирус при реальной инфекции вирусами с видоизмененными
детерминантами в этом белке (см. ниже). Такие антитела могут по-прежнему связываться
с вирусом, но при этом иметь меньшую аффинность и образовывать менее стабильные
комплексы по сравнению с комплексами, которые они образуют с «вакцинной» формой
вируса.
В результате комплекс антитело-вирус может выступать в качестве «троянского
коня», помогая вирусу проникнуть в моноциты или макрофаги хозяина, и запустить в этих
клетках инфекционный процесс. Такой же сценарий возможен, хотя и не обязателен, при
вторичной инфекции вирусом после уже перенесенного заболевания или же при
первичной инфекции в процессе ее развития в организме человека.
При заражении нового хозяина реально происходит инфекция не одним вариантом
вируса, а целой популяцией генетически близкородственных вариантов, возникающих в
результате мутаций в ходе репликации вируса в организме предыдущих хозяев [22]. Такая
популяция получила название квази-вида. Концепция квази-видов по отношению к
вирусным вариантам очень важна, поскольку она помогает понять, что для ускользания от
иммунитета нового вирусного хозяина, вирусу вовсе не обязательно приобретать новые
мутации, он может воспользоваться уже существующими, которые произошли при
репликации у предыдущих хозяев.
Некоторые варианты вирусных квази-видов могут
нейтрализоваться антителами нового хозяина, а другие варианты вируса с худшей
аффинностью к антителам могут получить эволюционное преимущество после
неполноценной нейтрализации и размножиться. Именно эти варианты вируса с худшей
аффинностью к антителам и могут вызвать АЗУИ.
На Рис. 1 представлена схема этого возможного процесса для SARS-CoV-1 (SARSCoV)
или SARS-CoV-2. Специфические антитела (IgG) при АЗУИ формируют
несовершенные, непрочные комплексы с вирусом, помогая ему заражать лейкоциты
хозяина, несущие рецептор Fc𝛾 [13, 16, 23, 24]. Комплекс антитела с вирусом связывается
с Fc𝛾 рецептором лейкоцитов и поглощается этими клетками [25]. В норме этот процесс
приводит к разрушению вируса внутри лейкоцита и выздоровлению, как показано в левой
части рисунка. Однако при патологии, вирус, освободившись от антитела, начинает
репликативный цикл внутри лейкоцита, как показано в правой части рисунка [15-19, 23,
24]. Коронавирус SARS-CoV-2, по предварительным данным, которые не прошли
тщательной проверки, способен напрямую проникать в Т-лимфоциты за счет S-белка и,
скорее всего, способен убивать эти клетки [26]. Однако, возможно, что кроме этого
процесса, по аналогии с SARS-CoV-1 (SARS-CoV), вирус SARS-CoV-2 способен
инфицировать несущие рецептор Fc𝛾 лейкоциты (такие как моноциты и макрофаги) за
счет комплексообразования с антителами, которые помогают вирусу проникнуть в эти
клетки и начать реплицироваться.
Этот процесс описан для разных бета-коронавирусов,
включая SARS-CoV-1 (SARS-CoV) [15-19, 23, 24].
Он может приводить к массовой гибели
иммунных клеток и, как следствие этой гибели, вызывать цитокиновый шторм.
Специфические нейтрализующие антитела связывают вирус намного прочнее, и вирус
полностью теряет способность инфицировать клетки. Более того, вирус, будучи внутри
моноцита или макрофага, не может высвободится после поглощения комплекса вирус-
антитело и подвергается разрушению. Таким образом, комплекс вируса с специфическими
нейтрализующими антителами приводит к элиминации вируса из организма, а
комплекс с
несовершенными антителами, у которых константа связывания ниже по сравнению с
нейтрализующими антителами, – к репликации вируса в клетках иммунной системы,
усилению инфекции и возможному цитокиновому шторму.
В работе [18] показано, что вирус SARS-CoV-1 (SARS-CoV) способен при помощи
«несовершенных» антител проникать в макрофаги и начинать реплицироваться, однако
вирус не способен производить в макрофагах инфекционные вирионы. Это может быть
связано с тем, что макрофаги не экспрессируют в достаточном количестве сериновых
протеаз, необходимых для активации вирионов. Однако, не исключено, что неактивные
вирионы могут активироваться и становиться инфекционными при проникновении в
клетки дыхательного эпителия, в мембранах которых (см. ниже) присутствуют нужные
для активации протеазы.
Во многих лабораториях, изучающих животные модели инфекций, вызванных
вирусами тяжелого острого респираторного синдрома (SARS) и ближневосточного
респираторного синдрома (MERS), наблюдали значительные повреждения легких,
связанные с АЗУИ [15-19, 27]. Кроме того, существует множество примеров того, что
антитела класса IgG на антигены S-белка SARS-CoV-1 (SARS-CoV) вызывают тяжелое
повреждение легких, опосредованное макрофагами, как у людей так и у человекообразных
приматов [28]. АЗУИ может возникнуть и при повторном заражении после естественной
инфекции. У кроликов, интраназально инфицированных MERS-CоV, развивалась
легочная патология, характеризующаяся виремией и тяжелым воспалением легких.
При
повторном заражении MERS-CоV, несмотря на наличие антител, кролики заболевали
снова и повреждения легких были более тяжелыми, чем во время первичной инфекции
[28]. Инфекция вирусами SARS-CоV-1 (SARS-CoV) [29] или MERS-CoV [30] вызывала
более тяжелую пневмонию у вакцинированных животных, несмотря на высокий уровень
специфических нейтрализующих антител. Интересно, что изучение успешности
вакцинации инактивированным вирусом на животных моделях приводит к сходным
негативным результатам [31].
Следует отметить, что иногда разработчики оценивают успешность вакцины
исключительно по ее способности вызывать производство антител, не вызывая серьезных
патологий во внутренних органах животного через три дня после ре-инфекции вирусом
[32]. Оценка безопасности вакцины по этим критериям недостаточна, поскольку она не
позволяет анализировать синдром повреждения легких, который может возникнуть через
4-10 дней после реинфекции за счет АЗУИ [32]. Серьезным недостатком оценки
безопасности вакцины на животных моделях является крайне маленький размер групп
испытуемых животных. Иногда общий вывод о безопасности вакцины делали при
изучении экспериментальной и контрольной групп всего с тремя животными в каждой
[33].
Феномен АЗУИ, опосредованный антителами к полноразмерному S-белку вируса
SARS-CoV-1 (SARS-CoV), наблюдали у человекообразных приматов. Несмотря на то, что
вакцинация снижала вирусную нагрузку после заражения SARS-CoV-1, наличие IgG
антител к S-белку у иммунизированных макак значительно усиливало воспалительное
повреждение легких при реальной инфекции [28]. У людей иммунодоминантный эпитоп
SARS-CoV-1 (SARS-CoV) S-белка индуцировал продукцию как специфических
нейтрализующих антител, так и антител, усиливающих инфекцию [28].
В пользу гипотезы о том, что антитела к S-белку могут вредить пациентам,
вызывая АЗУИ, говорят и следующие наблюдения. Сравнительный анализ
специфического гуморального ответа показал, что у пациентов, умерших от SARS-CoV-1
(SARS-CoV) инфекции, специфические нейтрализующие антитела к S-белку
вырабатывались значительно быстрее, чем у выздоровевших людей, а антитела к N белку
не вырабатывались совсем [34, 35].
Экспрессия двух видов рецепторов FcγRIIa и FcγRIIb, но не FcγRI или FcγRIIIa,
индуцировала АЗУИ вызванное SARS-CoV-1 инфекцией [36]. При этом было показано,
что тяжесть заболевания SARS, зависит от аллельного полиморфизма FcγRIIa; у
индивидуумов с изоформой FcγRIIa рецептора, который взаимодействует как с IgG1, так
и с IgG2, развивается более тяжелое заболевание, чем у индивидуумов с изоформой
FcγRIIa рецептора, который связывается только с IgG2 [37].
Патофизиология заболеваний SARS и COVID-19, по мнению авторов работы [20],
связана АЗУИ, проявляющемся в инфекциии макрофагов и моноцитов. Авторы работы
[20], считают, что эта инфекция является ключевым шагом в развитии болезни и ее
эволюции от легкой формы до тяжелой с критическими симптомами. АЗУИ может
объяснить наблюдаемое нарушение регуляции иммунитета, включая апоптоз иммунных
клеток, способствующий развитию Т-клеточной лимфопении, воспалительный каскад с
накоплением макрофагов и нейтрофилов в легких, а также цитокиновый шторм [20].
С феноменом АЗУИ связано несколько гипотез, объясняющих протекание
заболевания в более тяжелой форме при COVID-19 у пожилых людей. У пожилых людей,
в результате иммуностарення, выработка антител идет медленнее, чем у молодых, и к
тому времени, когда антитела выработались в нужном для нейтрализации вируса титре,
вирус мутирует и меняет антигенные детерминанты и/или конформацию S-белка. В этом
случае антитела начинают образовывать нестабильные комплексы с вирусом и
«затаскивать» живой вирус в моноциты или макрофаги, где тот способен
реплицироваться. При этом может развиваться генерализованная инфекция и
цитокиновый шторм [38, 39]. В пользу этой гипотезы говорит тот факт, что количество
IgG антител к S-белку вируса SARS-CoV-2, обнаруженных в сыворотке 29
госпитализированных и протестированных пациентов, линейно коррелировало с
возрастом больных, и чем выше был титр таких антител, тем тяжелее протекала болезнь
[40, 41]. Кроме того, обнаружена положительная и значимая корреляция между
количеством антител в крови и концентрацией маркера воспаления цитореактивного белка
C [41].
Другая гипотеза, объясняющая протекание заболевания в более тяжелой форме при
COVID-19 у пожилых людей по сравнению с молодыми, заключается в том, что у
пожилых людей клетки иммунной памяти способны производить антитела к другим
коронавирусам, которыми эти люди переболели в течение жизни. При столкновении с
новой инфекцией клетки иммунологической памяти у этих людей начинают производить
антитела, которые не очень эффективно связывают новый вариант коронавируса и не
являются специфическими нейтрализующими. Это может происходить в результате того,
что вирус SARS-CoV-2, по сравнению с ранее известными инфекционными вариантами
бета-коронавирусов, уже изменил свои антигенные детерминанты, и антитела стали их
хуже узнавать [42]. Так известно, что иммунологическая кросс-реактивность наблюдается
между антигенами SARS-CoV-1 (SARS-CoV) и SARS-CoV-2 [43]. Антитела,
производимые на основании клеток иммунологической памяти, появляются в организме
раньше всего, остальные, которые являются продуктом распознавания новых антигенных
детерминант вируса, запаздывают. В результате гибель иммунных клеток может
наступить очень резко на ранних этапах инфекции, еще до того, как организм начнет
производить достаточное количество специфических нейтрализующих антител для
инактивации вируса. Этой гипотезе противоречит наблюдение о кратковременной
иммунологической памяти В-клеток на бета-коронавирусы. Так, у 21 из 23 пациентов, 6
лет ранее переболевших SARS, антител IgG к вирусу не обнаруживалось. Однако, Т-
клеточные ответы обнаруживались у 14 из 23 пациентов [44].
Можно предположить, что антигенные детерминанты S-белка будут меняться в
результате смены одной его конформации на другую. Специфические нейтрализующие
антитела хозяина могут в этом случае утрачивать аффинность к вирусу и начинать
образовывать с ним несовершенные и нестабильные комплексы, что приведет к АЗУИ.
Заметим, что АЗУИ может быть обусловлено не только наличием ряда конформаций S-
белка, но и быстрой скоростью мутирования кодирующего его гена [47], так что вакцины,
выработанные на один вариант белка, могут провоцировать выработку антител, которые
слабее связывают вирус, подвергшийся мутации.
Механизм АЗУИ описан в недавно опубликованной работе для RBD S-белка
MERS-CoV [19]. В работе показано, что моноклональные нейтрализующие антитела,
специфичные к RBD, опосредуют проникновение вируса в иммунные клетки,
функционально имитируя вирус-специфические рецепторы. Авторы считают, что
антитела, направленные против других участков S-белка и не связанные с его
конформационными изменениями, с меньшей вероятностью будут приводить к АЗУИ.
Также показан доза-зависимый эффект степени тяжести АЗУИ от концентрации антител.
Эти данные важны для разработки методов лечения и вакцин.
В другой работе [20], на основании анализа литературы делается вывод о том, что
для SARS-CoV- 1, MERS-CoV и SARS-CoV-2 существуют универсальный механизм
заражения иммунных клеток, который приводят к АЗУИ.
Возможность АЗУИ ставит под вопрос эффективность практики переливания
плазмы от выздоровевших доноров критически больным пациентам. Ведь
нейтрализующие антитела донора могут утратить способность нейтрализовать вирус для
реципиента плазмы и вызвать АЗУИ за счет уменьшения константы связывания в
комплексе антиген-антитело. Существует мнение о необходимости проводить
исследования как эффективности так и отсутствия побочных эффектов в виде АЗУИ у
этой процедуры с опытными и контрольными группами пациентов [52].
...
Таким образом, можно заключить, что
из-за существования риска АЗУИ вакцина,
формирующая прежде всего гуморальный ответ организма нуждается в очень тщательной
проверке на безопасность в модельных системах максимально приближенных к
воспроизведению реальных инфекций и в клинических исследованиях. В то же время,
вакцина, формирующая клеточный иммунитет на консервативные антигенные
детерминанты, не будет провоцировать АЗУИ. Такую вакцину можно сделать на
основании векторной системы нескольких вирусов, в том числе вируса Сендай, о котором
речь пойдет ниже.
...
Особую проблему в создании таких вакцин представляет
возможная индукция синдрома АЗУИ при столкновении организма с инфекцией после
вакцинации. Для преодоления этой проблемы вакцина должна быть, во-первых,
направлена на стимулирование не только гуморального, но и клеточного иммунитета, а
во-вторых, не должна быть направлена на вариабельные элементы последовательности
вируса. К сожалению, S-белок вируса SARS-CoV-2 имеет вариабельные аминокислоты в
своей последовательности, которые могут приводить к изменению его иммуногенных
детерминант, в частности, за счёт смены конформации RBD. Следовательно, вакцины,
направленные на этот белок и на этот домен, потенциально могут провоцировать АЗУИ.
Именно эта проблема выявилась при тестировании экспериментальных вакцин против
бета-коронавирусов SARS-CoV-1 (SARS-CoV) и MERS-CoV у животных.
Механизм вирусного заражения иммунных клеток (АЗУИ) может реализоваться
как в ряде случаев тяжелого протекания болезни после первичного заражения вирусом,
так и при повторном заражении.
Иммунизация SARS-CoV-2 или сходными вирусами
(играющими роль «плохих» вакцин) может усугубить заболевание у людей. Этот факт
необходимо учитывать при исследовании заболевания и прогнозировании следующих
волн эпидемии.