对ICU和非ICU COVID-19患者人类冠状病毒抗体反应的综合分析揭示针对SARS-CoV-2刺突蛋白的IgG3作为疾病严重程度的关键生物标志物

引言。对人类冠状病毒（HCoVs）的预先存在免疫可能塑造COVID-19患者的免疫反应。越来越多的证据表明，SARS-CoV-2与其他冠状病毒之间的免疫交叉反应可能决定临床预后。假设。SARS-CoV-2疾病严重程度受对HCoVs的预先存在免疫影响，具有不同的抗体谱和交叉反应模式。目的。研究ICU和非ICU SARS-CoV-2患者针对不同HCoV蛋白的抗体反应，并评估预先存在免疫对SARS-CoV-2疾病结局的潜在影响。方法。本研究使用全面的HCoVs抗原微球阵列测量了70名ICU和63名非ICU COVID-19患者对致病性中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）、SARS-CoV、SARS-CoV-2和四种季节性HCoVs的抗体反应。结果。我们的分析表明，ICU患者的抗体反应总体上高于非ICU COVID-19患者。有趣的是，抗S1 IgG和IgA在ICU患者中显著高于非ICU患者。同样，针对NL63的抗S1 IgG在ICU患者中显示出较低的反应。SARS-CoV-2与SARS-CoV抗体之间存在明显的交叉反应，但与MERS-CoV和季节性HCoVs无交叉反应。识别SARS-CoV-2的抗体的亚类分析显示，抗S1 IgG1、IgG3、IgA1和IgA2在ICU患者中显著高于非ICU患者。SARS-CoV-2患者中主要的IgA亚型是IgA1。我们应用机器学习算法对亚类血清学反应进行分类，以构建区分ICU患者和病情较轻的COVID-19患者的分类器。在两种不同类型模型中使用的90个变量中，决定ICU状态影响最大的变量是针对SARS-CoV-2 S的IgG3，排名前8的影响变量包括针对S三聚体的IgG3以及针对SARS-CoV-2 S的IgA。结论。了解不同患者体液免疫的复杂性对于早期医疗干预、疾病管理、选择性疫苗接种和被动免疫治疗至关重要。