О силе иммунологии: данные нашей компании про эффективность вакцин против Омикрона
Меня обуревает радость: как у Шаова: "Да здравствует наука, я пью за скорость звука, за Менделеева я пью и Клапейрона". Горжусь за наших: сделан важный первый кусок работы по Омикрону. Работа делалась только на уровне биоинформатики (образцов от пациентов пока немного), но на основе очень большого количества предыдущих данных по прежним штаммам.
Что конкретно было сделано:
1. У наших построена подробная карта всех участков шипикового белка Ковида на предмет того, как хорошо они вызывают иммунный ответ (иммуногенность), и какие конкретно антитела и рецепторы Т клеток связываются с конкретными кусками белка-антигена. Я уже писала, что иммунный ответ вырабатывается на короткие эпитопы из 5-6 аминокислот, и что разные эпитопы на одном и том же белке работают с разной эффективностью. Структуры все трехмерные, работают по принципу ключ-замок, поэтому несмотря на дикое разнообразие иммунных рецепторов у разных людей, можно найти много общего и построить карту. Для этого нужно проанализировать тысячи людей и триллионы рецепторов. У наших есть такая база данных и доступ к облачным вычислительным мощностям Микрософта. Ну и заодно для подтверждения наши провели дополнительные исследования по стимуляции донорских иммунных клеток шипиковым белком в лаборатории. Итак мы знаем, какие последовательности рецепторов и антител связываются с конкретными участками шипикового белка. При условии, что эти участки шипика сохраняют свою структуру, которая может быть уничтожена мутациями.
2. Кроме карты иммуногенности эпитопов, есть данные о том, какие антитела и рецепторы вырабатываются в ответ на вакцины (например, вот здесь https://www.nature.com/articles/s41586-021-03681-2). Наш Т-детект тест позволяет прочитать последовательности рецепторов у конкретного пациента (10 кубиков крови), и определить, есть ли иммунный ответ на вакцинацию и/или инфекцию (и отличить одно от другого).
3. Последовательность шипикового белка Омикрона была наложена на карты изначального штамма, который использован в вакцинах. Чтобы по-быстрому определить, насколько в новом штамме сохранены наиболее иммуногенные (важные) эпитопы из вакцин. Вся описанная работа была проделана для обоих ветвей приобретенного иммунного ответа: антител (которые делаются В лимфоцитами и свободно болтаются в крови) и Т лимфоцитов (Т клеток), которые свой рецептор держат на поверхности и используют для связывания с антигеном (возбудителем). Такая же работа была проделана для и Дельты, и данные показаны в сравнении с изначальным (вакцинным) штаммом.
А теперь (фанфары!) результат. Сразу скажу, как водится, смесь хорошего и плохого.
Плохое: вирусные мутации в Дельте и Омикроне позволяют вирусам избежать связывания с нейтрализующими антителами. Так что быстрой нейтрализации не получается, возникает инфекция, в том числе у вакцинированных.
Хорошее: Т-клеточный ответ работает на Дельту, а на Омикрон - примерно на 90%, так что у вакцинированных и переболевших зараженые вирусами клетки будут в основном убиты Т лимфоцитами. Причем быстро, ибо иммунная память на Т клеточном уровне сохраняется хорошо и надолго. Что видимо и является причиной того, что у вакцинированных/переболевших болезнь, вызванная новыми штаммами, протекает легко, с резко уменьшенной вероятностью попасть в госпиталь и умереть. Конечно при условии нормальной работы иммунной системы.
Детали: Обычно противовирусная защита, получаемая от вакцинации, в основном заключается в связывании вируса с циркулирующими в крови нейтрализующими антителами. Сарс-КоВ2 на данном этапе приобрел достаточно мутаций, чтобы избежать такого связывания (а стало быть, и соответствующей нейтрализации) с антителами полученными в результате вакцинации или давней инфекции начальным штаммом. Это уже показано в нескольких исследованиях, когда кровь вакцинированных и переболевших добавляют к вирусу в пробирке и убеждаются в неэффективности. Однако же вакцины по-прежнему работают и предотвращают тяжелое течение болезни. Теперь понятно почему - за счет клеточного иммунитета, конкретно - Т лимфоцитов.
Вот картинка, которая это иллюстрирует:
Слева: в процессе накопления мутаций в вирусах от штамма к штамму, вакцины теряют эффективность против заражения, но по-прежнему спасают от тяжелых случаев.
Справа: эффективность (активность) антител резко падает против новых штаммов. Но эффективность Т клеточного ответа сохраняется на высоком уровне даже против Омикрона.
Допущения, сделанные нашими насчет мутаций в Омикроне: любая мутация в конкретном эпитопе полностью уничтожает соответствующее связывание и защитное действие. Во многих случаях на самом деле связывание все равно сохраняется, и защитный эффект тоже. Но в статье наши хотели просчитать наихудший возможный вариант.
Основной вывод: Т клеточный иммунитет, выработанный на вакцины, сохраняет высокую эффективность против Омикрона.
Дополнительная радость: Омикрон почти не несет мутаций в генах прочих белков, помимо шипика. Наши сравнили карты по белку нуклеокапсида (упаковка генома вируса), и оказалось, что даже по антителам на него защита должна сохраняться не менее, чем на 95%. И примерно так же по Т клеткам. Белок нуклеокапсида не используется в основных вакцинах. Иммунитет на него возникает при заболевании, и обычно при достаточно серьезных формах, когда вирус сильно размножился. Ибо обычно нуклеокпсид находится внутри вирусной частицы, и спрятан от начального иммунного ответа. Его выставляют на поверность уже зараженные клетки, в которых происходит размножение вируса. Кстати, если нас интересует не полное предотвращение заражения (раз оно невозможно), а легкое течение инфекции, нуклеокапсид может оказаться очень перспективной мишенью для разработки вакцин.
Похоже, что эта статья была отослана в Нейчур. Ссылку поставлю, как появится линк на препринт. Вот временный линк (может не работать) https://www.adaptivebiotech.com/recent-covid-data/.
Сразу скажу, что я в этой работе напрямую не участвовала, я занимаюсь разработкой новых лабораторных анализов, а тут в основном биоинформатика. Искренне горжусь, что периодически общаюсь с этими людьми. Ну и похвастаюсь, что сегодня получила очередную, третью за этот год, премию по нашему отделу (Молекулярные исследования и инновации, примерно 50 человек), на этот раз за инновационное мышление. Урожайный год получился.
Что конкретно было сделано:
1. У наших построена подробная карта всех участков шипикового белка Ковида на предмет того, как хорошо они вызывают иммунный ответ (иммуногенность), и какие конкретно антитела и рецепторы Т клеток связываются с конкретными кусками белка-антигена. Я уже писала, что иммунный ответ вырабатывается на короткие эпитопы из 5-6 аминокислот, и что разные эпитопы на одном и том же белке работают с разной эффективностью. Структуры все трехмерные, работают по принципу ключ-замок, поэтому несмотря на дикое разнообразие иммунных рецепторов у разных людей, можно найти много общего и построить карту. Для этого нужно проанализировать тысячи людей и триллионы рецепторов. У наших есть такая база данных и доступ к облачным вычислительным мощностям Микрософта. Ну и заодно для подтверждения наши провели дополнительные исследования по стимуляции донорских иммунных клеток шипиковым белком в лаборатории. Итак мы знаем, какие последовательности рецепторов и антител связываются с конкретными участками шипикового белка. При условии, что эти участки шипика сохраняют свою структуру, которая может быть уничтожена мутациями.
2. Кроме карты иммуногенности эпитопов, есть данные о том, какие антитела и рецепторы вырабатываются в ответ на вакцины (например, вот здесь https://www.nature.com/articles/s41586-021-03681-2). Наш Т-детект тест позволяет прочитать последовательности рецепторов у конкретного пациента (10 кубиков крови), и определить, есть ли иммунный ответ на вакцинацию и/или инфекцию (и отличить одно от другого).
3. Последовательность шипикового белка Омикрона была наложена на карты изначального штамма, который использован в вакцинах. Чтобы по-быстрому определить, насколько в новом штамме сохранены наиболее иммуногенные (важные) эпитопы из вакцин. Вся описанная работа была проделана для обоих ветвей приобретенного иммунного ответа: антител (которые делаются В лимфоцитами и свободно болтаются в крови) и Т лимфоцитов (Т клеток), которые свой рецептор держат на поверхности и используют для связывания с антигеном (возбудителем). Такая же работа была проделана для и Дельты, и данные показаны в сравнении с изначальным (вакцинным) штаммом.
А теперь (фанфары!) результат. Сразу скажу, как водится, смесь хорошего и плохого.
Плохое: вирусные мутации в Дельте и Омикроне позволяют вирусам избежать связывания с нейтрализующими антителами. Так что быстрой нейтрализации не получается, возникает инфекция, в том числе у вакцинированных.
Хорошее: Т-клеточный ответ работает на Дельту, а на Омикрон - примерно на 90%, так что у вакцинированных и переболевших зараженые вирусами клетки будут в основном убиты Т лимфоцитами. Причем быстро, ибо иммунная память на Т клеточном уровне сохраняется хорошо и надолго. Что видимо и является причиной того, что у вакцинированных/переболевших болезнь, вызванная новыми штаммами, протекает легко, с резко уменьшенной вероятностью попасть в госпиталь и умереть. Конечно при условии нормальной работы иммунной системы.
Детали: Обычно противовирусная защита, получаемая от вакцинации, в основном заключается в связывании вируса с циркулирующими в крови нейтрализующими антителами. Сарс-КоВ2 на данном этапе приобрел достаточно мутаций, чтобы избежать такого связывания (а стало быть, и соответствующей нейтрализации) с антителами полученными в результате вакцинации или давней инфекции начальным штаммом. Это уже показано в нескольких исследованиях, когда кровь вакцинированных и переболевших добавляют к вирусу в пробирке и убеждаются в неэффективности. Однако же вакцины по-прежнему работают и предотвращают тяжелое течение болезни. Теперь понятно почему - за счет клеточного иммунитета, конкретно - Т лимфоцитов.
Вот картинка, которая это иллюстрирует:
Слева: в процессе накопления мутаций в вирусах от штамма к штамму, вакцины теряют эффективность против заражения, но по-прежнему спасают от тяжелых случаев.
Справа: эффективность (активность) антител резко падает против новых штаммов. Но эффективность Т клеточного ответа сохраняется на высоком уровне даже против Омикрона.
Допущения, сделанные нашими насчет мутаций в Омикроне: любая мутация в конкретном эпитопе полностью уничтожает соответствующее связывание и защитное действие. Во многих случаях на самом деле связывание все равно сохраняется, и защитный эффект тоже. Но в статье наши хотели просчитать наихудший возможный вариант.
Основной вывод: Т клеточный иммунитет, выработанный на вакцины, сохраняет высокую эффективность против Омикрона.
Дополнительная радость: Омикрон почти не несет мутаций в генах прочих белков, помимо шипика. Наши сравнили карты по белку нуклеокапсида (упаковка генома вируса), и оказалось, что даже по антителам на него защита должна сохраняться не менее, чем на 95%. И примерно так же по Т клеткам. Белок нуклеокапсида не используется в основных вакцинах. Иммунитет на него возникает при заболевании, и обычно при достаточно серьезных формах, когда вирус сильно размножился. Ибо обычно нуклеокпсид находится внутри вирусной частицы, и спрятан от начального иммунного ответа. Его выставляют на поверность уже зараженные клетки, в которых происходит размножение вируса. Кстати, если нас интересует не полное предотвращение заражения (раз оно невозможно), а легкое течение инфекции, нуклеокапсид может оказаться очень перспективной мишенью для разработки вакцин.
Похоже, что эта статья была отослана в Нейчур. Ссылку поставлю, как появится линк на препринт. Вот временный линк (может не работать) https://www.adaptivebiotech.com/recent-covid-data/.
Сразу скажу, что я в этой работе напрямую не участвовала, я занимаюсь разработкой новых лабораторных анализов, а тут в основном биоинформатика. Искренне горжусь, что периодически общаюсь с этими людьми. Ну и похвастаюсь, что сегодня получила очередную, третью за этот год, премию по нашему отделу (Молекулярные исследования и инновации, примерно 50 человек), на этот раз за инновационное мышление. Урожайный год получился.