El problema
La evolución del coronavirus SARS-CoV-2 ha llevado a la aparición de variantes preocupantes (COV) que evaden las respuestas de anticuerpos. Las células T restringen la infección por SARS-CoV-2 y limitan la gravedad de la COVID-19, aunque se desconoce el impacto de las mutaciones de los COV en el reconocimiento de las células T. Las células T CD4+ orquestan la inmunidad antiviral, pero la falta de epítopos de células T CD4+ definidos y la imprecisión de la predicción in silico de los epítopos restringidos de clase II del antígeno leucocitario humano (HLA) ha limitado la comprensión del impacto de las mutaciones del SARS-CoV-2 en el nivel de epítopo( epítopo es el sitio de la proteína que es reconocida por una célula T). Los ensayos ex vivo que usan mezclas de péptidos que abarcan antígenos completos se pueden usar para medir la frecuencia general de las respuestas de las células T CD4+ a un antígeno en particular, pero no revelan el número ni la identidad de los epítopos constituyentes y su restricción HLA de clase II. El uso de altas concentraciones de péptidos en dichos ensayos también puede enmascarar los efectos de las mutaciones en el reconocimiento de las células T. Se necesita más conocimiento de la inmunidad de las células T CD4+ específicas del SARS-CoV-2 a nivel de epítopos definidos para comprender el impacto de las mutaciones virales en la vigilancia de las células T CD4+.
La solución
Taylor y Long (Nat Immunol 23, 1671–1672 (2022). https://doi.org/10.1038/s41590-022-01353-5 ) reclutaron a trabajadores de la salud que se infectaron con SARS-Cov2 durante la primera ola de la pandemia de COVID-19 en el Reino Unido. Los participantes reclutados tenían respuestas de memoria a los principales objetivos de las células T CD4+: proteína espiga, proteína de membrana y nucleoproteína. En muestras de células mononucleares de sangre periférica a las que se les habían eliminado las células T CD8+, la detección con 186 péptidos individuales de 20 aminoácidos cada uno, que cubrían la secuencia completa de estas proteínas, reveló que cada donante tenía respuestas de células T CD4+ a múltiples epítopos. Se generaron 159 clones de células T CD4+ y se usaron para definir el péptido óptimo y la restricción HLA de clase II de 21 epítopos dentro de la proteína espiga, la proteína de membrana y la nucleoproteína. Las respuestas a los 17 epítopos identificados dentro de la proteína de espiga se detectaron en múltiples donantes con el alelo de restricción HLA clase II apropiado.
Este trabajo utilizó donantes infectados con la cepa salvaje ancestral (D614G) de SARS-CoV-2 y péptidos basados en esta secuencia de virus. Para explorar si la evolución viral perjudicó el reconocimiento de las células T, expusieron los clones a concentraciones variables de péptido de epítopo de tipo salvaje y las mismas mutaciones que contienen péptido que se encuentran en las variantes . Sorprendentemente, los investigadores encontraron que el reconocimiento de células T se vió afectado por siete de diez epítopos de proteínas de la espiga que contenían mutaciones en las variantes. Una sola mutación en algunos epítopos fue suficiente para eliminar el reconocimiento por parte de las células T CD4+, mientras que para otros epítopos, las mutaciones múltiples no tuvieron impacto. En particular, para varios epítopos, la estimulación de células T fué equivalente a la alta concentración utilizada en los ensayos de selección ex vivo, pero se vió afectada a los niveles más bajos de péptido que es más probable que estén presentes in vivo. Las pruebas ex vivo de muestras de células mononucleares de sangre periférica que se habían eliminado de células T CD8+ confirmaron que los efectos de las mutaciones del epítopo no se limitaban a un solo receptor de antígeno de células T, sino que también afectaban la respuesta policlonal circulante que comprende múltiples receptores de antígenos de células T diferentes.
Las implicaciones
El hecho de que cada persona convalesciente de la infección por SARS-CoV-2 o vacunada contra el SARS-CoV-2 tuviera respuestas de células T CD4+ de memoria a múltiples epítopos probablemente permitió que las células T CD4+ reconocieran las variantes actuales. Sin embargo, los datos muestran claramente que ciertos epítopos de proteínas de la espiga en el SARS-CoV-2 de tipo salvaje ya se han perdido en las espigas de las variantes.
Comprender el impacto de la evolución del SARS-CoV-2 en la vigilancia de las células T es importante porque es probable que se produzca una mayor pérdida de epítopos a medida que el virus continúa evolucionando. El trabajo de Taylor y Long demuestra que una comprensión completa requerirá un mapa detallado de los epítopos de células T verificados
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experimentalmente y los aminoácidos esenciales para su reconocimiento. Destaca el hecho de que el número de mutaciones de aminoácidos en un epítopo es, por sí mismo, una guía poco confiable para la pérdida de epítopos; además, los investigadores probaron el algoritmo de predicción de enlace NetMHCIIpan-4.04 y encontraron que no predecía varios de los epítopos que identificaron.
Se desconoce si las mutaciones que observaron en este estudio en los epítopos de la proteína espiga fueron impulsadas por la presión inmunitaria mediada por anticuerpos, la selección para aumentar la aptitud viral o la vigilancia de las células T. La investigación se centró en la proteína espiga sobre la base de su uso en la vacunación contra COVID-19 y su alta tasa de mutación. Otras proteínas virales a las que se dirigen las células T son menos propensas a la mutación, dados los datos de secuenciación del SARS-CoV-2 y su alto nivel de conservación con otros β-coronavirus humanos. Extender este mapeo de epítopos de células T a través del proteoma del SARS-CoV-2 permitirá comprender mejor los riesgos que presentan las variantes emergentes del SARS-CoV-2 y los mecanismos que impulsan la evolución viral. También proporcionará un recurso valioso para el diseño racional de futuras vacunas contra COVID-19 y para evaluar el riesgo de aislamientos emergentes de SARS-CoV-2.
Los grupos de investigación de Taylor y Long tienen un interés de larga data en el control de las células T del virus de Epstein-Barr y la inmunidad de las células T CD4+. Al trabajar en condiciones pandémicas, aplicaron su experiencia y establecieron ensayos al SARS-CoV-2. Aunque son difíciles de aislar, los clones de células T han demostrado ser herramientas valiosas para el estudio de la inmunidad antiviral. Usando clones de células T CD4+, pudieron identificar y delinear cuidadosamente la respuesta de las células T al SARS-CoV-2 y el impacto de las mutaciones de las variantes. En el futuro, los autores utilizarán los clones de células TCD4+ generados en el presente reporte, como herramientas para estudiar el procesamiento de antígenos del SARS-CoV-2 y el reconocimiento de células T de células infectadas. Para el virus de Epstein-Barr, este grupo de investigadores han utilizado con éxito clones de células T para generar nuevos conocimientos sobre cómo el sistema inmunitario controla la infección viral y la importancia relativa de las diferentes proteínas y epítopos virales como objetivos de las células T. Anticipamos que lo mismo ocurrirá con el SARS-CoV-2.
Se han descrito células T CD4+ específicas para las proteínas SARS-CoV-2 en personas sin antecedentes de infección por SARS-CoV-2. Al identificar clones de células T CD4+ específicos para distintos epítopos en las proteínas del SARS-CoV-2, Taylor y Long pueden proporcionar una caracterización enfocada de la reactividad cruzada de las células T CD4+ para aumentar las proteínas en varios β-coronavirus humanos, y también analizar cómo las mutaciones en los epítopos en las cepas variantes conducen a la pérdida de reconocimiento por parte de las células T CD4+ provocadas por la infección natural o la vacunación.
Este es un informe muy oportuno sobre las respuestas de las células T CD4+ contra el SARS-CoV-2 en trabajadores de la salud convalecientes. Los puntos fuertes del estudio son la alta relevancia clínica y biológica, así como la caracterización profunda de los clones de células T CD4+.
Ronald PalaciosCastrillo, M.D.,PhD.