住院儿童和成人患者对SARS-CoV-2感染的免疫反应。

Immune responses to SARS-CoV-2 infection in hospitalized pediatric and adult patients.

作者信息Carl A Pierce, Paula Preston-Hurlburt, Yile Dai, Clare Burn Aschner, Natalia Cheshenko, Benjamin Galen, Scott J Garforth, Natalia G Herrera, Rohit K Jangra, Nicholas C Morano, Erika Orner, Sharlene Sy, Kartik Chandran, James Dziura, Steven C Almo, Aaron Ring, Marla J Keller, Kevan C Herold, Betsy C Herold
PMID32958614
发布时间2020-10-07
DOI10.1126/scitranslmed.abd5487

实验完整度

研究包含临床队列分析、细胞因子检测、T细胞功能、抗体中和及效应功能验证,但为观察性研究,缺乏机制干预实验。

主要模型

住院COVID-19患者(儿童和成人) 外周血单个核细胞(PBMC) Vero细胞

重点核对

患者年龄分组(<24岁 vs >24岁) 血清细胞因子检测时间(入院后7天内) T细胞刺激条件(spike蛋白40μg/mL,24小时) 中和实验血清稀释范围(1:50-1:12800) ADCP实验中THP-1细胞与微球共培养时间(16小时)

摘要

感染SARS-CoV-2的儿童和青少年的病情比成人轻,即使在最近描述的多系统炎症综合征(MIS-C)患者中,死亡也很罕见。临床表现在差异的原因尚不清楚,但提示年龄依赖性因素可能调节抗病毒反应。我们比较了纽约市一家大都会医院系统中COVID-19患儿(儿童和青少年,年龄<24岁)(n=65)和成人(n=60)的细胞因子、体液和细胞免疫反应。儿科患者的住院时间更短,机械通气需求减少,死亡率低于成人。血清IL-17A和IFN-γ浓度与年龄呈负相关,但TNF-α或IL-6则无此相关性。成人对病毒刺突蛋白的T细胞反应比儿科患者更强,表现为CD4+ T细胞上CD25+表达增加和IFN-γ+CD4+ T细胞的频率增加。此外,与儿科COVID-19患者相比,成人的血清中和抗体滴度和抗体依赖性细胞吞噬作用更高。中和抗体滴度与年龄呈正相关,与IL-17A和IFN-γ血清浓度呈负相关。针对其他人类冠状病毒的抗刺突蛋白抗体滴度没有差异。总之,这些发现表明,住院成人COVID-19患者与儿童相比预后较差,可能不能归因于未能产生适应性免疫反应。

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
年龄相关的免疫反应差异是否解释了儿童和成人COVID-19临床结局的不同?
核心机制
成人适应性免疫反应更强(T细胞、中和抗体、ADCP),而儿童早期IL-17A和IFN-γ浓度更高,与更好的临床结局相关。
主要证据
比较了儿童和成人患者的临床结局、血清细胞因子、T细胞反应、中和抗体和ADCP活性。
研究意义
提示成人不良结局并非由于适应性免疫失败,可能归因于过度炎症反应;对恢复期血浆和抗体治疗有潜在影响。

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

临床队列特征分析

比较儿童和成人COVID-19患者的临床特征和结局。

分析了住院患者的年龄、性别、基础疾病、治疗和结局(住院时间、机械通气、死亡)。

2

血清细胞因子检测

评估不同年龄和结局组患者的全身炎症细胞因子水平。

使用Luminex多重检测法测定入院7天内血清细胞因子浓度。

3

T细胞反应评估

比较儿童和成人对SARS-CoV-2刺突蛋白的CD4+ T细胞反应。

PBMC与刺突蛋白共培养24小时,流式检测细胞内IFN-γ和CD25表达。

4

抗体反应检测

比较不同组的抗刺突蛋白抗体滴度和亚类。

ELISA检测血清中抗刺突蛋白IgA、总IgG及亚类IgG1/3。

5

抗体功能评估

评估抗体的中和活性和Fc介导效应功能。

使用VSV-S中和实验和ADCC/ADCP实验检测抗体功能。

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
Milliplex MAP人细胞因子/趋化因子磁珠panelMillipore--
Luminex MagpixLuminex Corporation--
重组SARS-CoV-2刺突蛋白ACROBiosystemsS1N-C52H3
HKU1 S1蛋白Sino Biological40021-V08H-100
229E S1蛋白Sino Biological40601-V08H-100
NL63 S1蛋白Sino Biological40600-V08H-100
96孔MaxiSorp板Thermo Scientific442404
HRP标记抗人IgGGenScriptA00166
抗人IgG亚类特异性抗体Southern Biotech--
抗人IgA抗体BioLegend411002
TMB底物BD Biosciences55214
Synergy HT Biotek酶标仪Biotek--
Vero细胞ATCCCCL-81
表达SARS-CoV-2刺突蛋白的重组水疱性口炎病毒----
EZ-Link Micro Sulfo-NHS-SS-生物素化试剂盒Thermo Scientific21945
荧光NeutrAvidin微球InvitrogenF8775
表达人FcγRIIIa V变体的报告细胞PromegaG7015
SpectraMax M5eMolecular Devices--
THP-1细胞ATCCTIB-202
Cytek Aurora流式细胞仪Cytek Biosciences--
人Fc受体封闭剂BD Pharmingen564220
抗人ACE-2受体抗体R&DAF933-SP
GolgistopBD Biosciences554724
Phosflow FIX IBD557870
Phosflow Perm IIIBD558050
抗CD3抗体(BV650)Biolegend317323
抗CD4抗体(APC/Fire750)Biolegend357425
抗CD8抗体(PE/Cy7)Biolegend344711
抗CD25抗体(APC)Biolegend356110
抗IL-17A抗体(PE Dazzle 594)Biolegend512335
抗IFNγ抗体(FITC)Biolegend502505
BD LSRFortessaBD--
细胞制备管BD--

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
临床队列
患者年龄分组(<24岁 vs >24岁),住院时间,机械通气,死亡率
阅读提示:Table 1
细胞因子检测
血清样本采集时间(入院后7天内),检测试剂盒,细胞因子种类
阅读提示:Materials and Methods: Cytokine measurements; Figure 2 legend
T细胞反应
PBMC分离方法,刺激条件(spike蛋白浓度,孵育时间),流式抗体克隆和荧光素
阅读提示:Materials and Methods: Antigen responses of PBMCs; Figure 3 legend
抗体检测
血清稀释度,ELISA条件,检测抗体(HRP标记抗人IgG等)
阅读提示:Materials and Methods: ELISA Assay; Figure 4 legend
中和实验
VSV-S制备,血清稀释范围,Vero细胞使用,孵育时间
阅读提示:Materials and Methods: Neutralization assay; Figure 5 legend
ADCC/ADCP
血清稀释度,微球制备,THP-1细胞使用,Fc阻断剂和ACE2抗体浓度
阅读提示:Materials and Methods: Antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, Antibody dependent phagocytosis; Figure 6 legend