论文发表 | 艾沐蒽联合浙一院通过ImmuHub®平台发表新冠研究成果

2022年2月9日,艾沐蒽联合浙江大学医学院附属第一医院在Frontiers in Microbiology(IF:5.64)杂志发表题为”The Relationship Between Convergent IGH Signatures and Severity of COVID-19 Patients by Next-Generation Sequencing of B-Cell Repertoire”的研究论文并担任共同通讯作者(临床试验注册号:ChiCTR2000029626)。

研究使用艾沐蒽ImmuHub® BCR测序平台,发现B细胞可以识别新型冠状病毒(SARS-CoV-2)并产生克隆性增殖;治疗预后较好的患者具有较高的 IGH 克隆性增殖,同时在患者体内发现有共享IGH motifs,分别为——ARDYGG、RWYFDY 和 YYYYGMDV,将可能用于新冠疫苗或治疗药物的新开发!

介绍:

迄今为止,新型冠状病毒病 (SARS-CoV-2 ) 已导致全球超过 500 万人丧生,SARS-CoV-2 是一种单链RNA 病毒,会导致呼吸道疾病。现演化有五种变异株,包括Alpha、 Beta、Gamma、Delta ,以及最近传播力极广的Omicron(奥密克戎)。

与其他冠状病毒感染一样,SARS-CoV-2 引发体液反应并诱导 T 细胞和 B 细胞的免疫反应。对患者免疫系统的研究将会提高对早期 SARS-CoV-2 的认识,并阐明疾病严重程度与免疫反应之间的关系。此外,由于保护性疫苗已获得授权并已通过美国食品和药物管理局 (FDA) 的批准。为了更深入地了解对 SARS-CoV-2 感染的体液免疫的性质并确定针对 SARS-CoV-2 的潜在治疗性抗体,因此迫切需要了解宿主免疫系统如何识别病毒并引发先天性或适应性免疫反应。

结果:

一:患者年龄和住院时间的关系
这项前瞻性观察研究于 2020 年 1 月 28 日至 2020 年 4 月 28 日在浙江大学医学院附属第一医院进行。该研究共包括 25 名 SARS-CoV-2患者和 5 名健康志愿者供体 (HD)。

从 25 名患有活动性感染的 SARS-CoV-2患者中收集了 32 份 PBMC 样本;入院第二天,采集所有患者外周血;又经过 7 天的治疗,从 7 名危重病人身上采集了外周血样本。

轻度组6例(男2例,女4例)中位年龄为54(30~62)岁,重度组9例(男7例,女2例)中位年龄为60(39~73)岁, 危重组 10 例患者 (7 男 3 女) 中位年龄为 70 (36-83) 岁。5 名 HD(1 名男性和 4 名女性)的中位年龄为 26(22-35)岁。重症组的年龄显著高于轻度组,p < 0.05(图1A)

图 1. (A) 3 组患者的年龄。三组患者的年龄分布。每个点表示单个患者。* p < 0.05。(B)患者年龄与住院时间的相关性,每个点表示单个患者。X轴表示患者的年龄,Y轴表示从第一次就诊到出院的住院时间。

我们调查了患者年龄和住院时间之间的相关性(图 1B)。我们观察到年龄和住院时间长度呈正相关(r = 0.3921,p = 0.0526)。

二:各组间血液淋巴细胞的对比

在三组患者中测量了血液 B 淋巴细胞 (CD19+) 计数(图 2A)。比较了三组的B淋巴细胞数量,轻度组明显高于危重组 。在三组患者中测量了血液 T 淋巴细胞 (CD3+) 计数(图 2B)。几乎所有个体的 T 淋巴细胞计数都低于标准临床范围。轻度组的 T 淋巴细胞显著高于重度组和危重组。

图 2. (A)血液B淋巴细胞计数:在三组患者中测量了的血液B淋巴细胞计数。虚线表示健康人的标准临床范围。每个点对应于来自单个患者的样本。* p < 0.05,** p < 0.01。(B)血液 T 淋巴细胞计数:在三组患者中测量了血液 T 淋巴细胞计数。虚线表示健康人的标准临床范围。每个点对应于来自单个患者的样本。* p < 0.05,** p < 0.01,*** p < 0.001。

三:克隆性指数和单克隆频率的表征

患者表现出 BCR的克隆性扩增和多样性的显著变化。重症组和危重组患者的IGH克隆指数显著高于HD组(图 3A )。重症组和危重组患者的 IGH 单克隆(测序只测到一次的克隆)频率显著比 HD (图 3B )降低。然而,三组之间没有观察到显著差异。

图 3.克隆性指数和单克隆频率的表征。(A)四种条件下个体克隆性指数的表征。(B)在所有条件下个体中单克隆频率的差异。* p < 0.05,** p < 0.01。

四:组间IGH同种型特征

我们分析了所有临床严重程度不同的 SARS-CoV-2 感染患者的 IgA、IgD、IgE、IgG 和 IgM。将三组中 IGH 同种型的百分比总结为堆积条形图(图 4)。HD组的IgA高于危重组,p < 0.05。重症患者IgA和IgG低于其他两组,IgM高于其他两组但与其他组无显著差异。

图 4. 不同程度SARS-COV-2感染患者的IGH同种亚型特征。Y轴显示 IGH 的每个亚型的百分比。

五:克隆频率展示

该试验评估了七名危重患者的 IGH 库动态和治疗效果。前5个IGH克隆的克隆性特征和氨基酸序列由蜗牛图显示(图5)。这七个人被分为改善组和恶化组。治疗7天后,改善组出现克隆性增殖,前5个克隆的总频率增加。然而,在恶化组中,前5个克隆总频率减小。

图 5. IGH 的蜗牛图。七名患者在治疗后和治疗前的蜗牛图。扇形区域描绘了相应的克隆频率。图中“1”的区域代表测序测到1次的频率。弧度面积越大意味着的克隆频率越高。图中显示了 IGH 的互补决定区 (CDR3) 的前五个克隆的氨基酸序列。

为了更好地比较两组中前五个克隆的动态变化的总频率,我们总结了预处理和治疗后之间的 IGH 克隆性变化。IGH克隆性数据显示,改善组[median (IQR) 0.1051 (0.0279–0.1824)]显著高于恶化组[median (IQR) −0.0739 (−0.2163 to −0.0516)]。

六:与SARS-CoV-2 相关的三种IGH序列

随后分析了患者单例之外的所有克隆的氨基酸序列。排除单克隆B细胞,因为它们可能是幼稚 B 细胞,这可能与疾病无关。三个患者组共有 137 个共享克隆型。此外,重症组和危重症组的患者比轻度组共享更多的克隆(图6A)。

图 6.公共 IGH 克隆。SARS-CoV-2 感染患者中的公共 IGH 克隆。(A)轻度 ( n = 6)、重度 ( n = 9) 和危重 ( n = 10) 患者之间的克隆重叠。(B)三个常见基序的多个 EM 基序诱导 (MEME) 基序:ARDYGG、RWYFDY 和 YYYYGMDV。每个字母的高度与该位置的相应氨基酸出现频率成正比。

经研究发现所有 SARS-CoV-2 患者的 137 个克隆型中高度保守的三个motif序列——ARDYGG(131/137 共享)、RWYFDY(43/137 共享) )和 YYYYGMDV(31/137 共享)图 6B),每个字母的高度与该位置的相应氨基酸出现频率成正比。

总结:

B淋巴细胞是免疫功能的主要参与者和重要指标,因此对于产生抗体和对病毒的保护性免疫至关重要。该篇文章发现感染并在早期发展为SARS-CoV-2 的患者,可以出现识别 SARS-CoV-2 并产生克隆扩增的 B 细胞;治疗预后较好的患者具有较高的 IGH 克隆性增殖;患者拥有三个共同的公共motif序列——ARDYGG、RWYFDY 和 YYYYGMDV,这可能与 SARS-CoV-2 抗原有关。这些结果表明BCR测序技术分析可作为帮助患者了解预后反应工具的潜力,并可能用于新冠疫苗或治疗药物的新开发手段。