SARS-CoV-2疫苗接种诱导的免疫T细胞记忆能够交叉识别从Alpha到Omicron的变异株

SARS-CoV-2 vaccination induces immunological T cell memory able to cross-recognize variants from Alpha to Omicron

作者信息Alison Tarke, Camila H Coelho, Zeli Zhang, Jennifer M Dan, Esther Dawen Yu, Nils Methot, Nathaniel I Bloom, Benjamin Goodwin, Elizabeth Phillips, Simon Mallal, John Sidney, Gilberto Filaci, Daniela Weiskopf, Ricardo da Silva Antunes, Shane Crotty, Alba Grifoni, Alessandro Sette
PMID35139340
期刊Cell
发布时间2022-03-03
DOI10.1016/j.cell.2022.01.015

实验完整度

低

研究主要基于队列样本的免疫学检测和生物信息学分析,未涉及动物模型或功能验证实验。

主要模型

mRNA-1273疫苗接种者 BNT162b2疫苗接种者 Ad26.COV2.S疫苗接种者 NVX-CoV2373疫苗接种者

重点核对

疫苗平台:mRNA-1273、BNT162b2、Ad26.COV2.S、NVX-CoV2373 采样时间点:首剂后2周、第二剂后2周、末剂后3.5个月和5-6个月 T细胞检测:AIM和ICS实验,使用1 μg/mL肽库 记忆B细胞检测:流式细胞术,使用spike和RBD蛋白 中和抗体检测:伪病毒中和实验

摘要

我们研究了不同疫苗平台(mRNA-1273, BNT162b2, Ad26.COV2.S和NVX-CoV2373)诱导的T细胞反应是否能够交叉识别早期SARS-CoV-2变异株。结果显示,针对早期变异株的T细胞反应在所有疫苗平台中均得到保留。相比之下,记忆B细胞和中和抗体存在显著的整体下降。在接种疫苗约6个月后的受试者中,通过AIM实验检测,平均90%(CD4+)和87%(CD8+)的记忆T细胞反应对变异株得到保留,对Omicron的保留率分别为84%(CD4+)和85%(CD8+)。对Omicron RBD的记忆B细胞识别显著降低至42%,相比其他变异株。T细胞表位库分析显示,CD4+和CD8+ T细胞识别的spike表位中位数分别为11和10个,对Omicron的平均保留率超过80%。大多数T细胞反应的功能保留可能作为针对多种变异株的第二道防线发挥重要作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
不同疫苗平台诱导的T细胞反应是否能够交叉识别多种SARS-CoV-2变异株,包括Omicron。
核心机制
T细胞表位库的广度和保守性使得大多数T细胞反应能够交叉识别变异株,而记忆B细胞对Omicron RBD的识别显著降低,但记忆B细胞仍可能对第三剂免疫产生应答。
主要证据
在接种后3.5个月和5-6个月的样本中,AIM和ICS实验显示CD4+和CD8+ T细胞对Omicron的识别保留率分别为84%和85%(AIM)及93%和110%(ICS);记忆B细胞对Omicron RBD的识别保留42%;中和抗体滴度对Omicron显著降低。
研究意义
这些数据表明,大多数T细胞反应能够交叉识别已知变异株,支持T细胞作为第二道防线的重要性;同时强调需要持续监测变异株进化,并考虑在疫苗策略中加入更保守的T细胞表位以增强对未来的保护效力。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

队列建立与样本采集

建立疫苗接种者队列,收集不同时间点的外周血样本。

招募96名接种不同疫苗的健康成人,在四个时间点采集血液,分离PBMC和血浆。

2

肽库设计与合成

生成覆盖不同变异株spike蛋白的肽库,用于T细胞反应检测。

针对祖先株及Alpha、Beta、Gamma、B.1.1.519、Kappa、Delta、Lambda、R.1、Mu和Omicron变异株,合成15-mer重叠10个氨基酸的肽段,组成megapools。

3

T细胞反应检测

评估不同疫苗平台诱导的T细胞对变异株spike的交叉识别能力。

使用AIM和ICS实验检测PBMC对megapools的反应,计算变异株相对于祖先株的识别倍数变化。

4

记忆B细胞检测

评估疫苗诱导的记忆B细胞对变异株spike和RBD的识别。

使用流式细胞术检测spike和RBD特异性记忆B细胞,计算变异株相对于祖先株的识别倍数变化。

5

中和抗体检测

评估疫苗接种者血浆对变异株的中和能力。

使用伪病毒中和实验检测血浆对D614G和变异株的中和滴度。

6

表位图谱分析

鉴定疫苗接种者T细胞识别的spike表位,并评估变异株突变的影响。

对4名mRNA-1273接种者进行CD4+和CD8+ T细胞表位鉴定,使用AIM实验和重叠肽库或预测肽。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
小鼠抗人CD8 BUV496(克隆RPA-T8)BD Biosciences612942
小鼠抗人CD3 BUV805(克隆UCHT1)BD Biosciences612895
小鼠抗人TNFα eFluor450(克隆MAb11)Life Tech48-7349-42
小鼠抗人CD14 V500(克隆M5E2)BD Biosciences561391
小鼠抗人CD19 V500(克隆HIB19)BD Biosciences561121
小鼠抗人CD4 BV605(克隆RPA-T4)BD Biosciences562658
小鼠抗人IFNγ FITC(克隆4S.B3)Invitrogen (Thermo Fisher Scientific)11-7319-82
大鼠抗人IL-2 BB700(克隆MQ1-17H12)BD Biosciences566405
小鼠抗人CD69 PE(克隆FN50)BD Biosciences555531
小鼠抗人CD134(OX40)PE-Cy7(克隆Ber-ACT35)BioLegend350012
小鼠抗人CD137 APC(克隆4B4-1)BioLegend309810
小鼠抗人颗粒酶B AF700(克隆GB11)BD Biosciences560213
小鼠抗人CD154(CD40配体)APC-ef780(克隆24-31)eBioscience (Thermo Fisher Scientific)47-1548-42
大鼠抗人CXCR5(CD185)BB700(克隆RF8B2)BD Biosciences566469
小鼠抗人CD279(PD-1)PE-Dazzle594(克隆EH12.2H7)BioLegend329940
小鼠抗人CD19 BUV563(克隆SJ25C1)BD Biosciences612916
小鼠抗人IgD Pacific Blue(克隆IA6-2)BioLegend348224
小鼠抗人CD20 BV510(克隆2H7)BioLegend302340
小鼠抗人IgM BV570(克隆MHM-88)BioLegend314517
小鼠抗人CD27 BB515(克隆M-T271)BD Biosciences564642
小鼠抗人IgA Vio Bright FITC(克隆IS11-8E10)Miltenyi Biotec130-113-480
小鼠抗人CD3 PerCP(克隆SK7)BioLegend344814
小鼠抗人CD14 PerCP(克隆63D3)BioLegend367152
小鼠抗人CD16 PerCP(克隆3G8)BioLegend302030
小鼠抗人CD56 PerCP(克隆3G8)BioLegend318342
小鼠抗人IgG PerCP/Cyanine5.5(克隆M1310G05)BioLegend410710
小鼠抗人CD38 APC/Fire 810(克隆HIT2)BioLegend303550
Brilliant染色缓冲液PlusBD Biosciences566385
Live/Dead活力染料eFluor506Invitrogen (Thermo Fisher Scientific)65-0866-14
Live/Dead可固定蓝色染色试剂盒Thermo Fisher ScientificL34962
合成肽TC Peptide Lab--
祖先型(WT)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C82E9
Alpha(B.1.1.7)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C82E5
Beta(B.1.351)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C82E4
Gamma(P.1)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C82E6
Delta(B.1.617.2)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C82Ec
Omicron(B.1.1.529)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C82Ee
祖先型(WT)RBD蛋白BioLegend793906
Alpha(B.1.1.7)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C82E6
Beta(B.1.351)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C82E5
Gamma(P.1)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C82E7
Delta(B.1.617.2)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C82Ed
Omicron(B.1.1.529)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C82E4
用于ELISA的祖先型(WT)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C52H9
用于ELISA的Alpha(B.1.1.7)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C52H6
用于ELISA的Beta(B.1.351)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C52Hk
用于ELISA的Gamma(P.1)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C52Hg
用于ELISA的Delta(B.1.617.2)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-C52He
用于ELISA的Omicron(B.1.1.529)Spike蛋白AcroBiosystemsSPN-CH2Hz
用于ELISA的祖先型(WT)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C52H1
用于ELISA的Alpha(B.1.1.7)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C52Hn
用于ELISA的Beta(B.1.351)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C52Hp
用于ELISA的Gamma(P.1)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C52Hr
用于ELISA的Delta(B.1.617.2)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C82Hh
用于ELISA的Omicron(B.1.1.529)RBD蛋白AcroBiosystemsSPD-C522e
Vero细胞ATCCCCL-81
HEK293T细胞ATCCCRL-3216
phCMV3-SARS-CoV-2质粒----
GraphPad Prism 9软件GraphPad--
FlowJo 10软件FlowJo--
IEDB数据库----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
队列样本
疫苗平台、采样时间点、性别和年龄匹配
阅读提示:Methods: Experimental model and subject details
T细胞检测
PBMC浓度、肽浓度、培养时间、AIM标记、ICS细胞因子、阳性判定阈值
阅读提示:Methods: Flow cytometry-based T cell assays
B细胞检测
PBMC数量、探针浓度、荧光标记、门控策略
阅读提示:Methods: Flow cytometry-based B cell assays
中和抗体检测
病毒株、细胞、血浆稀释、ID50计算
阅读提示:Methods: SARS-CoV-2 serology and PSV neutralization assay
表位鉴定
HLA分型、肽库、预测算法、阈值
阅读提示:Methods: T cell epitope identification assays