Odpowiedź przeciwciał na SARS-CoV-2 jest silniejsza i bardziej trwała u niemowląt i małych dzieci

W najnowszej pracy zamieszczonej na serwerze preprintów medRxiv* naukowcy oceniali odpowiedzi humoralne na koronawirus 2 (SARS-CoV-2) zespołu ostrej niewydolności oddechowej u niemowląt. Zakres i trwałość odpowiedzi immunologicznej przeciwko SARS-CoV-2 były badane u dorosłych i starszych dzieci po zakażeniu/szczepieniu. Nadal jednak odpowiedzi immunologiczne u niemowląt i małych dzieci są słabo zdefiniowane. Chociaż jedno na cztery zakażone niemowlęta przechodzi bezobjawowo, ciężka choroba występuje częściej u niemowląt niż u starszych dzieci. Ponadto, mniej wiadomo o tym, jak SARS-CoV-2 wpływa na rozwój układu odpornościowego i trwałość odporności u niemowląt i małych dzieci. W niniejszym badaniu analizowano odpowiedzi humoralne przeciwko SARS-CoV-2 u 23 niemowląt lub małych dzieci i 19 dorosłych. Niemowlęta i małe dzieci zostały zapisane do Szpitala Dziecięcego w Cincinnati i były częścią większej prospektywnej kohorty urodzeniowej. Obserwowano je od urodzenia i do 500 dni po pierwszych dodatnich wynikach SARS-CoV-2 reakcji łańcuchowej odwrotnej transkrypcji-polimerazy (RT-PCR). Dorośli z potwierdzoną chorobą koronawirusową 2019 (COVID-19) byli obserwowani do 350 dni po zakażeniu. Większość dorosłych (84%) nie wymagała hospitalizacji, a żaden dorosły pacjent nie rozwinął ciężkich objawów. Dorośli zostali zakażeni między marcem a kwietniem 2020 roku, natomiast niemowlęta/małe dzieci zostały zakażone między kwietniem 2020 roku a styczniem 2022 roku. Zespół ocenił podłużne odpowiedzi przeciwciał przeciwko różnym antygenom SARS-CoV-2 przed, w trakcie i po zakażeniu. Wszystkie niemowlęta/młodsze dzieci miały odpowiedzi immunoglobuliny A (IgA) i IgG przeciwko białku kolca i jego domenom wiążącym receptor (RBD) i N-końcowym (NTD) po zakażeniu. Przed zakażeniem poziomy IgA i IgG były poniżej granicy wykrywalności. Poziomy IgA/IgG osiągnęły szczyt około 30 dni po zakażeniu i utrzymywały się do 500 dni. Podobne miana IgG obserwowano przeciwko białkom kolcowym epidemicznych CoV, takich jak SARS-CoV-1 i Middle-east respiratory syndrome (MERS)-CoV. Ponadto badacze zauważyli, że istniejące wcześniej przeciwciała przeciwko powszechnym ludzkim wirusom CoV (OC43 i HKU1) nie miały wpływu na reakcje przeciwciał przeciwko SARS-CoV-2. Reakcje IgG przeciwko kolce, RBD i NTD w kohorcie niemowląt miały szacunkowe okresy półtrwania wynoszące odpowiednio 800, 775 i 828 dni i wykazywały minimalny/brak spadku w czasie. Dla kontrastu, reakcje IgG przeciwko tym trzem antygenom zanikły znacznie szybciej u dorosłych, z szacowanym okresem półtrwania 187 do 204 dni. W szczególności, przeciwciała IgG przeciwko białku nukleokapsydu SARS-CoV-2 szybko zanikały w kohorcie niemowląt i dorosłych, z okresami półtrwania wynoszącymi odpowiednio 116 i 83 dni. Przeciwciała IgG1 były najbardziej rozpowszechnione w obu kohortach, następnie IgG2 u niemowląt i IgG3 u dorosłych. Ponadto, stosując test neutralizacji z redukcją ogniska żywego wirusa, zespół ocenił wielkość i trwałość odpowiedzi przeciwciał neutralizujących (nAb) przeciwko dzikiemu szczepowi SARS-CoV-2. Większość niemowląt (73%) i dorosłych (68%) wykazała mierzalne miana nAb. Miana nAb były porównywalne między kohortami we wczesnych punktach (30 do 140 dni po zakażeniu). Jednakże, miana nAb były znacząco wyższe u niemowląt niż u dorosłych w późnym punkcie czasowym (250 do 375 dni po zakażeniu). Należy zauważyć, że wszystkie niemowlęta miały wykrywalną odpowiedź nAb w późnym punkcie czasowym w porównaniu do 58% dorosłych. Miana IgG Spike i RBD znacząco korelowały z mianami nAb w obu kohortach. Wreszcie, badacze zbadali odpowiedzi immunologiczne przeciwko SARS-CoV-2 Beta, Delta i Omicron BA.1. Miana przeciwciał wiążących przeciwko wariantowi Beta RBD były trzy- i czterokrotnie niższe u niemowląt i dorosłych. Obniżenie miana przeciwciał przeciwko wariantowi Delta było porównywalne pomiędzy kohortami. Jednak było ono znacznie wyraźniejsze w stosunku do wariantu Omicron BA.1, z 17- i 8-krotną redukcją we wczesnych i późnych punktach czasowych, odpowiednio, u niemowląt. Dorośli wykazywali 12- i 9-krotną redukcję w stosunku do BA.1 odpowiednio we wczesnych i późnych punktach czasowych. W obu kohortach zaobserwowano znaczny spadek miana nAb przeciwko wariantom SARS-CoV-2. Niemowlęta wykazały trzykrotny spadek przeciwko wariantowi Beta, podczas gdy dorośli wykazywali do pięciu razy niższą odpowiedź nAb. Odpowiedzi nAb przeciwko BA.1 były sześcio- i siedmiokrotnie niższe u niemowląt oraz ośmio- i trzykrotnie niższe u dorosłych, odpowiednio we wczesnym i późnym okresie.

Badanie odkrywa nową fałdę w obrębie niestrukturalnego białka 9 kofaktora replikacji SARS-CoV-2.

W najnowszej pracy opublikowanej w czasopiśmie PLOS One naukowcy przedstawiają strukturę krystaliczną nanobiałka specyficznego dla białka 9 (nsp) w kompleksie z koronawirusem 2 (SARS-CoV-2) o ciężkim ostrym zespole oddechowym (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) nsp9, którą określili jako nsp9COV19. Nsp9 jest małym czynnikiem akcesorycznym, który odgrywa kluczową rolę w kompleksie replikacyjnym i transkrypcyjnym koronawirusa (CoV) (RTC). Ponadto, nsp9 kojarzy się z N-końcową pseudokinazą Nidovirales ribonucleic acid (RNA)-dependent RNA polymerase (RdRp) associated nucleotidyltransferase domain (NiRAN) of nsp12, która jest produkowana wewnątrz komórek gospodarza jako samorozpadająca się poliproteina PP1ab. Nsp12 zawiera istotną wirusową RdRp, która wraz z nsp7 i nsp8 staje się podstawową składową RTC. Nsp9 posiada odrębną fałdę wirusową, białko wiążące RNA oraz kluczowy element dla kappingu wirusowego messenger RNA (mRNA). Białko to rekrutuje również inne białka do kappingu wirusowego 5'-mRNA, co jest istotnym aspektem replikacji wirusowej, co czyni nsp12 potencjalnie realnym celem terapeutycznym. W modelu kappingu SARS-CoV-2, domena nsp9 i NiRAN działają wspólnie jako polirybonukleotydylotransferaza (PRNTase) z resztami katalitycznymi i akceptującymi addukty na różnych łańcuchach aminokwasowych. VHHs to pochodzące od wielbłądów immunoglobuliny (Ig) nanobody ze zmiennymi ciężkimi domenami. Poprzednie badania wykazały, że te nanobody mogą być wysoce specyficzne dla nsp9. Podobnie, w kilku badaniach zidentyfikowano wiele małych cząsteczek z powinowactwem do nsp9COV19 i potencjałem do hamowania zaangażowania NiRAN, a w rezultacie do zapobiegania RNAylacji i kappingu SARS-CoV-2. W obecnym badaniu badacze opisują elastyczność nsp9. W tym celu nsp9 i kompleks anty-nsp9 VHH2nsp23 zostały oczyszczone i współkomponowane na drodze filtracji żelowej. Następnie zbadano strukturę krystaliczną tego kompleksu w rozdzielczości 2,4Å za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej. Po wielu rundach zespół ostatecznie zbudował i udoskonalił strukturę krystaliczną VHH2nsp23-bound state of nsp9COV19, która posiadała dwie kopie kompleksu nsp9COV19: VHH2nsp23 w obrębie nakładki jednostki asymetrycznej. Stwierdzono, że białko związane z transformacją 53 (Trp-53) jest podstawową cechą rozległego interfejsu wiążącego przeciwciała z nsp9COV19, w którym pętla CDR3 tworzyła rozszerzone oddziaływanie w postaci arkusza β. Wiązanie nanoobiektów wywołało wielkoskalowe zmiany topologiczne w unikalnym fałdzie koronawirusowym nsp9, które zniekształciły wszystkie elementy nsp9 oddziałujące z NiRAN. Jednak pozostaje niejasne, czy wiązanie VHH sztucznie wywołało ten stan wiązania, czy też był to alternatywny, istniejący wcześniej stan strukturalny lub pośredni etap fałdowania, który pozostał uwięziony wewnątrz nsp9. Wykres Kleywegt został użyty do zbadania potencjalnych punktów elastyczności w obrębie fałdu nsp9 i porównania związanych i niezwiązanych stanów nsp9COV19. Mapowano również odległości Ramachandrana pomiędzy każdym stanem na strukturę nsp9COV19. Miejsce wiązania VHH2nsp23 na nsp9COV19 było rozległe, w którym reszty w obrębie pętli VHHCDR2 i VHHCDR3 stanowiły odpowiednio 27% i 66% interfejsu wiążącego. Reszty VHHCDR3 103YYFST107 biegły antyrównolegle do s5-strandu nsp9COV19 i tworzyły cztery β-szkieletowe wiązania wodorowe (H). Reszty te tworzyły również oddziaływania szkielet-boczek z VHHThr-107. Dodatkowo, pętla VHHCDR2 w VHH2nsp23 przyczyniła się do znacznych kontaktów, które były całkowicie pośredniczone przez łańcuch szkieletowy. Trp-53 z nsp9COV19 był zaciśnięty między VHHMet-50 i VHHIle-52, z których obie są resztami hydrofobowymi. Razem osiem specyficznych dla epitopu wiązań H, wiele oddziaływań van der Waalsa i jeden mostek solny przyczyniły się do antynsp9COV19-specyficzności VHH2nsp23. Po związaniu VHH autorzy zauważyli, że natywna nieligandowana forma nsp9COV19 uległa pewnym rearanżacjom strukturalnym. W tym celu zaobserwowano repozycjonowanie helisy α spoza mini β-beczki i pomiędzy pętlami s2-s3 i s4-s5 oddalonymi od siebie o 30Å. Niemniej jednak, większość elementów β-struktury nsp9COV19 pozostała topologicznie w pobliżu w stanie związanym. Zidentyfikowano również inne punkty strukturalne w obrębie fałdu nsp9, które mogą służyć jako punkty przegubowe. Na przykład Leu-42, w stanie związanym z VHH2nsp23, znajdował się i tworzył standardową prostą nić β, podczas gdy w stanie apo, Leu-42 znajdował się w punkcie przegubowym, umożliwiając w ten sposób s3 odwrócenie się od αC. Przemieszczanie się αC na dużą skalę było głównie ułatwione przez przesunięcia szkieletowe w resztach Lys-92/Gly-93, z którymi bezpośrednio kontaktował się VHH2nsp23. Podczas wirusowego 5' mRNA-cappingu, N-końcówka nsp9COV19 wstawia się do domeny nsp12 NiRAN, w czym pośredniczą cechy fałdu apo-nsp9. Cechy te obejmują motyw interakcji GxxxG i N-końcówkę wystającą do miejsca aktywnego.