Podczas pandemii jednym z kluczowych pytań, które zadawali sobie wszyscy, było to, dlaczego niektórzy uniknęli zakażenia COVID-19, a inni złapali wirusa wielokrotnie.

Dzięki współpracy University College London, Wellcome Sanger Institute i Imperial College London w Wielkiej Brytanii postanowiliśmy odpowiedzieć na to pytanie, przeprowadzając pierwsze na świecie kontrolowane „badanie prowokacyjne” dotyczące COVID-19, w którym ochotnicy byli celowo narażeni na działanie SARS-CoV-2, wirusa wywołującego COVID-19, w celu przeprowadzenia szczegółowych badań.

Niezaszczepieni zdrowi ochotnicy bez wcześniejszej historii COVID zostali narażeni – za pomocą sprayu do nosa – na niezwykle niską dawkę pierwotnego szczepu SARS-CoV-2. Następnie ochotnicy byli ściśle monitorowani w jednostce kwarantanny, z regularnymi testami i pobieraniem próbek w celu zbadania ich reakcji na wirusa w wysoce kontrolowanym i bezpiecznym środowisku.

W naszym ostatnim badaniu opublikowanym w Naturazebraliśmy próbki z tkanki znajdującej się w połowie drogi między nosem a gardłem, a także próbki krwi od 16 ochotników. Próbki te pobrano przed narażeniem uczestników na wirusa, aby uzyskać pomiar wyjściowy, a następnie w regularnych odstępach czasu.

Następnie próbki przetworzono i przeanalizowano przy użyciu technologii sekwencjonowania pojedynczych komórek, co pozwoliło nam wyodrębnić i zsekwencjonować materiał genetyczny poszczególnych komórek. Korzystając z tej najnowocześniejszej technologii, mogliśmy śledzić ewolucję choroby w niespotykanych dotąd szczegółach, od stanu przed zakażeniem do wyzdrowienia.

Ku naszemu zaskoczeniu odkryliśmy, że mimo iż wszyscy ochotnicy zostali ostrożnie narażeni na dokładnie taką samą dawkę wirusa w ten sam sposób, nie u każdego wynik testu na COVID-19 był pozytywny.

W rzeczywistości udało nam się podzielić ochotników na trzy odrębne grupy zakażone. U sześciu z 16 ochotników rozwinął się typowy łagodny Covid-19, z pozytywnym wynikiem testu przez kilka dni i objawami przypominającymi przeziębienie. Nazywaliśmy tę grupę „grupą z utrzymującym się zakażeniem”.

Spośród 10 ochotników, u których nie rozwinęła się trwała infekcja, co sugeruje, że byli w stanie wcześnie zwalczyć wirusa, u trzech rozwinęła się „pośrednia” infekcja z okresowymi pojedynczymi pozytywnymi testami wirusowymi i ograniczonymi objawami. Nazwaliśmy ich „grupą przejściowej infekcji”.

Ostatnich siedmiu ochotników pozostało ujemnych w testach i nie rozwinęły się żadne objawy. Była to „grupa z poronną infekcją”. Jest to pierwsze potwierdzenie poronnych infekcji, które wcześniej nie zostały udowodnione. Pomimo różnic w wynikach infekcji, uczestnicy we wszystkich grupach mieli pewne specyficzne nowe odpowiedzi immunologiczne, w tym u tych, których układ odpornościowy zapobiegł infekcji.

Kiedy porównaliśmy czasy odpowiedzi komórkowej między trzema grupami infekcji, zaobserwowaliśmy wyraźne wzorce. Na przykład u przejściowo zainfekowanych ochotników, u których wirus został wykryty tylko na krótko, zaobserwowaliśmy silne i natychmiastowe gromadzenie się komórek odpornościowych w nosie dzień po infekcji.

Stanowiło to kontrast z grupą z długotrwałym zakażeniem, w której zaobserwowano opóźnioną odpowiedź, pojawiającą się pięć dni po zakażeniu, co potencjalnie umożliwiało wirusowi zakorzenienie się w organizmie tych ochotników.

U tych osób udało nam się zidentyfikować komórki stymulowane przez kluczową odpowiedź obronną przeciwwirusową zarówno w nosie, jak i we krwi. Ta odpowiedź, zwana odpowiedzią „interferonu”, jest jednym ze sposobów, w jaki nasze ciała wysyłają sygnały do ​​naszego układu odpornościowego, aby pomógł zwalczać wirusy i inne infekcje. Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że ta odpowiedź została wykryta we krwi, zanim została wykryta w nosie, co sugeruje, że odpowiedź immunologiczna rozprzestrzenia się z nosa bardzo szybko.

Gen ochronny

Na koniec zidentyfikowaliśmy konkretny gen o nazwie HLA-DQA2, który był ekspresowany (aktywowany w celu wytworzenia białka) na znacznie wyższym poziomie u ochotników, u których nie rozwinęła się trwała infekcja, a zatem mógł być używany jako marker ochrony. Dlatego możemy być w stanie wykorzystać te informacje i zidentyfikować osoby, które prawdopodobnie będą chronione przed ciężkim COVID.

Odkrycia te pomagają nam wypełnić pewne luki w naszej wiedzy i stworzyć znacznie bardziej szczegółowy obraz tego, jak nasze ciała reagują na nowego wirusa, zwłaszcza w pierwszych kilku dniach infekcji, co ma kluczowe znaczenie.

Możemy wykorzystać te informacje do porównania naszych danych z innymi danymi, które obecnie generujemy, szczególnie tam, gdzie „wyzywamy” wolontariuszy na inne wirusy i nowsze szczepy Covid-19. W przeciwieństwie do naszego obecnego badania, będą one obejmować głównie wolontariuszy, którzy zostali zaszczepieni lub naturalnie zakażeni – to znaczy osoby, które już mają odporność.

Nasze badanie ma istotne implikacje dla przyszłych metod leczenia i rozwoju szczepionek. Porównując nasze dane z danymi ochotników, którzy nigdy nie byli narażeni na wirusa, z danymi osób, które już mają odporność, możemy być w stanie zidentyfikować nowe sposoby wywoływania ochrony, a także pomóc w opracowaniu skuteczniejszych szczepionek na przyszłe pandemie. W istocie nasze badania są krokiem w kierunku lepszego przygotowania na następną pandemię.

Marko Nikolić jest głównym pracownikiem naukowym/honorowym konsultantem w dziedzinie medycyny oddechowej na UCL.

Artykuł ten został opublikowany po raz pierwszy dnia Rozmowa.