SARS-CoV-2 小鼠模型中病毒清除和保护的适应性免疫决定因素.docx

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1、SARS-CoV-2小鼠模型中病毒清除和保护的适应性免疫决定因素SARS-CoV-2抗体的重要性SARS-CoV-2疫苗可预防感染，但适应性免疫系统的各个组成部分在促进病毒清除和提供保护方面的相对重要性尚不明确。以色列等人。使用在呼吸道中表达ACE2受体的小鼠来确定在初次感染期间清除SARS-CoV-2以及在接种疫苗或恢复期后进行保护需要哪些适应性免疫反应的细胞和体液效应器。在原发感染的情况下，适应性免疫反应对于病毒清除至关重要，细胞或体液臂可以促进病毒清除并提供保护。恢复期小鼠接种疫苗或再感染后对SARS-CoV-2的保护性免疫主要是体液反应。这些发现强调了 C0VID-19疫苗接种产生的抗

2、体的重要性。抽象的严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2)已在全球造成超过L6亿人感染和超过300万人死亡。尽管目前正在部署有效的疫苗，但促进病毒清除和提供保护的适应性免疫决定因素仍然不明确。使用SARS-CoV-2的小鼠模型，我们证明了体液和细胞适应性免疫都有助于在原发感染的情况下清除病毒。此外，我们发现，无论是恢复期的小鼠还是接受mRNA疫苗接种的小鼠都可以免受同源感染和受关注变体B. 1.351的感染。此外，我们发现这种保护主要是由抗体反应而不是细胞免疫介导的。介绍对自然严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2)感染和人类SARS-CoV-2疫苗接种的适应性免疫

3、反应的发展已得到很好的表征/ 1-4 2。其他研究报告称，动物模型(包括非人类灵长类动物(5-9)、小鼠(10, 11)和仓鼠(12)中的疫苗诱导或自然感染然感免疫定以保护免受同源必RS - CoV- 2挑战。3期疫苗临床试验和上市后疫苗有效性研究提供了人类保护性免疫发展的证据(13 ,1) o自然感染的流行病学研究还表明，在大多数情况下，适应性免疫记忆足以防止SARS-CoV-2再感染(右 )。然而，这些研究中很少有人确定保护性适应性免疫的基本相关性。在疫苗诱导的免疫和自然感染诱导的免疫中，细胞免疫和体液免疫在清除SARS-CoV-2和防止再感染方面的相对贡献仍然不明确。鉴于病毒变异体(VO

4、Cs)的出现，这些变异体可以逃避接种疫苗和恢复期个体的中和抗体反应，关于T细胞介导的免疫记忆可以在多大程度上补偿抗体介导的免疫减弱的问题变得更加重要16-19 )o结果免疫缺陷小鼠发展为慢性SARS-CoV-2感染为了解决围绕保护免受SARS-CoV-2感染的免疫决定因素的这些问题，我们使用了我们之前报道的小鼠模型（20 ）,该模型使用表达人ACE2 （AAV- hACE2）（匿1A ）o该模型使我们能够感染不同遗传背景的小鼠，以确定适应性免疫系统特定成分的缺陷如何影响SARS-CoV-2的清除和保护。首先,为了评估在初次感染时清除SARS-CoV-2是否需要适应性免疫，我们将AAV-hACE

5、2施用于不产生任何成熟B或T淋巴细胞的Ragl .小鼠（幺）。这些小鼠感染了 1 X 10SARS-CW株（USA。）的6个噬斑形成单位（PFU） O我们发现这些小鼠被持续感染并且无法清除病毒，在肺组织中保持病毒RNA和传染性病毒的稳定水平超过14天（DPI）（图1, B和C） o这与C57B1/6J 野生型（WT）小鼠形成对比，后者通过7 DPI清除病毒，如通过斑块测定法可培养的SARS-CoV-2损失和通过逆转录聚合酶链反应减少病毒RNA所示（RT-PCR；图1, B和C）。尽管我们之前的工作表明，先天免疫在小鼠急性感染期间清除SARS-CoV-2的作用很小（羽，这些数据证实，在缺乏适应性

6、免疫的情况下，先天免疫反应不足以清除急性SARS-CoV-2感染。这些结果与描述无法清除SARS-CoV-2的具有遗传或获得性适应性免疫缺陷的患者的病例报告一致（2 -24 ）0接下来，为了评估清除SARS-CoV-2对体液免疫的要求，我们感染了 AAV-hACE2 u M T小鼠（B淋巴细胞缺陷的小鼠）（重），发现这些小鼠保留了清除SARS-CoV-2的能力。然而，它比在WT感染的小鼠中发生得更慢，正如在7 DPI时存在传染性病毒（8个中的4个对4个中的0个）和14 DPI时存在17倍以上的病毒RNA所示（图1, B和C）。这些结果表明，即使在没有体液反应的情况下，细胞免疫也足以在急性感染的

7、情况下清除病毒。然而，体液免疫对病毒清除的贡献并非完全多余。图1。Rag/和 MMT小鼠中的SARS-COV-2清除率。（一）实验示意图。C57B1/6J（WT）、B6.129S7-RagltmlMom/J （Ragl ）和 B6.129S2-IghmtmlCgn/J （|1MT）小鼠用10 u GC （基因组拷贝）编码人类ACE2的AAV（AAV-hACE2）并允许恢复14天。然后用i6pFU的WA1病毒株SARS-CoV-2鼻内感染小鼠，并在2、4、7和14DPI收集肺样本，并通过（B）定量PCR和（C）斑块测定进行评估。上注明的值轴（C）表示测试为阳性的样本数/样本数。LD,检测限。以点

8、和条表示的单个值表示两到三个独立实验的三到八个样品的平均值SEM。产值通过Tukey多重比较的双向ANOVA计算。*P0.05, *P0.01,0.001,和0.001 oTransduce withAAV-hACE2Infect with SARS-CoV-214 days2 days4 days7 days14 days*ZJEZJMIHDPI(60_) 10-9-8-7-6-5-4-orouMTWT T T T T T 7 6 5 4 3 2 16。_) EnLLdCAAV-hACE2(0/4) (0/7)(0/8)D8WTuMTRag/-AAV-hACE2在查看器中打开为了进一步描述病

9、毒清除所需的T细胞亚群的作用，我们感染了用aCD4-、aCD8-或a CD4/a CD8消耗抗体处理的AAV-hACE2 WT小鼠（图2A）。我们发现，CD8 + T细胞的耗竭单独抑制病毒清除，如在14 DPI时RNA比磷酸盐缓冲盐水（PBS）对照多7.4倍所示（图2B） o我们还发现，与14 DPI的对照相比，CD4 + 丁细胞的消耗单独抑制病毒清除6 2倍（图2B）。和CD8 + T细胞的消耗具有协同效应，导致在14 DPI时病毒RNA持久性增加31倍（匿2B ）和通过噬菌斑测定存在持久性病毒（图生）o这些水平与在AAV-hACE2 Rag，感染的小鼠中观察到的水平相似（图IB） o CD

10、4 + T细胞而非CD8 + T细胞的消耗显着降低了抗SARS-CoV-2刺突S1和受体结合域（RBD）抗体滴度的发展，这与抗SARS-抗体开发中的CD4 ”辅助功能一致CoV-2尖峰和RBD （图SL A至D）。出乎意料的是，除了 CD4山卜”8 +t细胞的消耗丁细胞进一步降低了针对尖峰和RBD的抗体。这些结果还表明，尽管需要适应性免疫，但体液或细胞适应性免疫本身就足以在初次感染期间清除病毒。图2oCD4+和CD8 + T细胞耗尽的 WT和 MMT小鼠中的SARS-COV-2 清除率。（一）实验设计。用200 mg抗小鼠CD8a （克隆2.43）或200 mg抗小鼠CD4 （克隆GK1.5）

11、注射（腹膜内）AAV-hACE2 转导的 WT （B 和 C）和 piMT （D 和 E ）感染前3天，按照指示每2至3天给药一次，直至12DPI。小鼠以10 6 PFU鼻内感染 WAI株SARS-CoV-2 ,并在14 DPI收集肺，并通过定量PCR （B和D）和斑块测定（C和E）进行评估。标为点和条的单个值表示两到三个独立实验的6到12个样品的平均值土 SEM。P值通过单因素方差分析和Tukey的多重比较计算。*0.05,*尸0.01, *P 0.001,和 *P0.001。ns,不显着。0 9 8 7 6 5T60_) *4 2050) -E3Ld6nuMT AAV-hACE2PBS a

12、CD8 aCD4 aCD8/4WT AAV-hACE2(6O_) 0PBS aCD8 aCD4 aCD8/4WT AAV-hACE2uMT AAV-hACE26 4 2 0E (60_) Enu.d在查看器中打开在B细胞缺陷小鼠中清除SARS-CoV-2需要T细胞接下来，我们感染了已经用a CD4- a CD8-或a CD4/ a CD8消耗抗体治疗的AAV-hACE2 nMT小鼠，以评估在没有体液反应的情况下清除病毒所需的T细胞成分。我们发现用CD8消耗抗体处理的AAV-hACE2 u M T小鼠维持显着高于PBS对照的病毒RNA （92x）水平，并通过噬斑测定维持活病毒（图2, D和E）。

13、另一方面，在14 DPI时，仅用aCD4抗体处理的AAV-hACE2RMT小鼠与对照相比，病毒RNA仅维持小但显着7x）的增加（图2, D和E） o与14 DPI处理的PBS相比，CD4和CD8 T细胞的消耗导致病毒RNA水平显着升高（320X）（图2D ）。与a CD4处理的小鼠和PBS处理的小鼠之间的差异相似，相对于aCD8处理的小鼠（3. 5x） , a CD4/ a CD8处理的uMT小鼠中的病毒RNA有少量增加，并且持续性活病毒增加（图2, D和E ），表明CD4 + T细胞在病毒清除的细胞免疫成分中的作用很小，但对抗体发育没有影响。总之，这些数据表明，在没有体液免疫的情况下，CD8

14、 + T细胞足以清除病毒，并且CD4 + T细胞在清除急性SARS-CoV-2中的主要功能是指导体液免疫，次要的在原发感染期间协助细胞免疫的作用。转移的抗体或T细胞在Rag”小鼠中提供保护性免疫接下来，我们研究了 SARS-CoV-2特异性T细胞介导的免疫与抗体介导的免疫是否足以预防SARS-CoV-2感染。为此，我们对先前感染（恢复期）小鼠的T细胞或血清进行过继转移（图3A）。我们用ci。6 pFu SARS-CoV-2感染AAV-hACE2 WT小鼠。在14 DPL收集血清并通过磁性阴性选择从纵隔（引流）淋巴结中分离出总T细胞。接受者AAV-hACE2 Ragl /小鼠被静脉注射2 X 10 丁细胞或200 混合血清。转移后24小时，小鼠感染1 X10 PFU SARS-CoV-2鼻内。在7 DPI时，我们发现虽然恢复期T细胞转移导致肺中病毒RNA和滴度可检测到减少，但恢复期血清的转移导致肺中感染性病毒载量完全减少（图3, B和C） o这些结果表明，无论是细胞免疫还是体液免疫，都可以显着减少同源SARS-CoV-2感染，抗体能够消除肺部的传染性病毒。图3。过继转移血清或T细胞后RAG /小鼠的感染（一）实验设计。AAV-hACE2转导的W