仓鼠感染 SARS-CoV-2 的免疫记忆提供了与变异无关的保护但仍允许病毒传播.docx

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1、仓鼠感染SARS-CoV-2的免疫记忆提供了与变异无关的保护，但仍允许病毒传播用仓鼠模拟SARS-CoV-2感染研究SARS-CoV-2的动物模型对于开发有效控制感染和结束大流行的疗法和疫苗至关重要。在这里，堀内等71。使用金仓鼠作为模型来研究对SARS-CoV-2感染的免疫反应。他们发现SARS-CoV-2感染诱导的免疫反应不同于流感感染，但可以有效地导致记忆B和T细胞反应。生成的记忆T细胞能够保护具有相同菌株和关注变体的动物免受SARS-CoV-2再感染。尽管有免疫力和对再感染的保护，但具有SARS-CoV-2免疫记忆的仓鼠仍然可以将病毒传播给幼稚的笼友。因此，金仓鼠代表了研究对SARS-

2、CoV-2感染的免疫反应的稳健模型。抽象的SARS-CoV-2已导致全球发病率和死亡率。随着病毒的传播，出现了新的变体，这些变体显示出增强的绕过预先存在的免疫力的能力。为了了解对SARS-CoV-2的记忆反应，我们在对感染和恢复的金仓鼠(Mesocricetusauratus)的纵向研究中监测了 SARS-CoV-2特异性T细胞和B细胞。我们证明，SARS-CoV-2感染后先天免疫系统的参与被延迟，但随后出现了明显的适应性反应。此外，T细胞过继转移降低了病毒水平并快速诱导了 SARS-CoV-2特异性B细胞，这表明两种淋巴细胞群都有助于整体反应。用关注的SARS-CoV-2变体对康复动物进行再

3、感染表明，SARS-CoV-2特异性T细胞和B细胞可以有效控制与快速诱导中和抗体相关的感染，但未能阻止传播至幼稚和血清转化的动物。这些数据表明，对SARS-CoV-2的适应性免疫反应足以为宿主提供保护，而与变体的出现无关。介绍宿主对病毒感染的反应始于哺乳动物的感染细胞水平(1 , 2 )。细胞对病毒的内在反应是由病毒特异性复制中间体的产生介导的，称为病原体相关分子模式(PAMP)(3 , 4 )0这些保守的病毒结构被细胞中的蛋白质哨兵识别，它们诱导干扰素调节因子(IRF)和核因子kB(NF- k B)途径的激活，以协调非常复杂的宿主免疫反应(1 , 5) o宿主对病毒的反应包括诱导I型干扰素(

4、IFN-I)以诱导附近细胞中细胞防御的强化，以及募集和激活适应性免疫反应细胞的细胞因子( )。IFN-I反应向邻近细胞发出信号并引发第二次信号转导事件，最终导致数百个IFN刺激基因(ISG)上调，这些基因共同抑制病毒复制(7 )0 ISG的例子包括ISG15,它调节IFN-I信号传导（）或IRF7,用于在病毒感染后扩大细胞的转录足迹（P） o伴随IFN-1生物学的诱导，受感染的细胞还通过诱导趋化因子或趋化因子（如CXCL10和CCL5）来募集适应性免疫反应/ 10-12 2。防御系统的这两个互补臂共同限制了病毒在体内的立即传播，同时迅速发展出一种病原体特异性免疫反应，以确保终身免疫。尽管宿主抗

5、病毒反应具有强大的性质，但病毒病仍然会发生。无一例外，病毒介导的发病率和死亡率是对抗宿主防御生物学某些方面的产物。甲型流感病毒（IAV）感染会导致疾病，因为该病毒可以通过高水平的非结构蛋白1（NS1）蛋白成功掩盖感染过程中产生的任何异常RNA,从而导致受感染细胞中的转录反应最小（13） o相比之下，严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 （SARS-CoV-2）感染的转录足迹也表明对宿主生物学的显着干扰，因为它与对病毒感染的反应有关。尽管SARS-CoV-2感染的细胞确实表现出IFN-I反应减弱，因为据报道许多病毒特异性产物会拮抗PAMP检测，但感染似乎表现出高水平的NF-kB活化，原因尚不清楚（1

6、4 , 15） o SARS-CoV-2部分阻断宿主先天反应的过程导致缺乏局部复制控制以及高水平的促炎细胞因子和趋化因子，这可能构成2019年冠状病毒病（C0VID-19）的分子基础，最终导致在C0VID-19中。这些数据也得到了临床数据和金仓鼠模型的证实（16-18 _2_o免疫记忆的发展由抗原呈递细胞启动，抗原呈递细胞呈递病毒的肽片段以诱导CD4 ,和CD8 + T细胞的活化和分化，这些T细胞表达能够与所呈递的物质结合的T细胞受体。效应CD4 + T细胞进一步诱导表达病毒特异性B细胞受体的B细胞，这有助于抗体的产生。效应CD8 + T细胞作为细胞毒性T细胞发挥作用，在病毒清除中起关键作用。

7、病毒清除后，一小部分病毒特异性T细胞和B细胞作为记忆细胞无限期地存活。这些记忆T细胞和B细胞在再感染后具有快速反应以有效清除病毒的能力（19 -22 ）o在这里，我们关注SARS-CoV-2对宿主抗病毒生物学的调节如何促进免疫记忆反应。针对SARS-CoV-2刺突蛋白（此处记为S）的疫苗接种是预防C0VID-19发展的高效方法（23 ）。对于SARS-CoV-2感染，在人类接种疫苗后长达8个月的时间内，在血液中可检测到病毒特异性T细胞和B细胞，这表明存在由疫苗产生的记忆细胞（义）。然而，这种记忆反应在阻止SARS-CoV-2或由于阳性选择而出现的变体之一的传播或再感染方面的有效性仍然未知，因为

8、有关C0VID-19的免疫学数据在很大程度上依赖于临床数据，缺乏特定的控制和实验设计，可以通过小动物模型实现2527）。由于金仓鼠模型已被证明在很大程度上可以对C0VID-19生物学进行表型复制，因此我们旨在确定对SARS-CoV-2的记忆反应(居，丝- 31 7) o为此，我们开发了必要的工具来分析金仓鼠的适应性免疫反应。我们发现，与IAV相比，SARS-CoV-2感染诱导了强烈的适应性免疫反应，并产生了病毒特异性T细胞和B细胞，这些细胞在病毒清除后被保存为记忆细胞。止匕外，记忆反应的建立还保护动物免受再次攻击，与对照组相比，SARS-CoV-2 B变异体感染显示病毒滴度显着降低，交叉反应抗

9、体产生相应增加。这些数据可以通过使用记忆T细胞的过继转移来进一步解决，我们发现，在快速诱导SARS-CoV-2特异性B细胞后，这可以降低病毒水平，尽管传播潜力保持不变。结果先天免疫参与与病毒清除时间相关为了更好地了解对SARS-CoV-2的免疫反应，我们将这种感染与一种不相关的RNA呼吸道病毒进行了比较，该病毒导致了过去的大流行(Influenza A/California/04/2009)(18 , 32 )o比较这两个病毒平台的想法是通过包含一个已被广泛研究的病毒模型来提供仓鼠免疫的基准，以更好地了解对SARS-CoV-2的反应可能有何不同。在这方面，IAV的鼻内接种导致呼吸道中的强烈复制

10、，在感染后3天（dpi）显示约10 8斑块形成单位响）的峰值滴度。尽管病毒载量很高，但IAV迅速从肺部清除，在7 dpi时没有显示出感染性颗粒（图1A ） ） o在比较SARS-CoV-2华盛顿株（SARS-CoV-2WA）的滴度时，这种复制轨迹是相似的，最高病毒水平在3 dpi时达到，病毒水平达到10 8 PFU（图1B）。相比之下，虽然IAV清除从5 dpi开始就已经很明显，但SARS-CoV-2WA动力学显示病毒持续产生，直到7 dpi时效价几乎没有变化（图1, A和B） o无法控制SARS-CoV-2WA也与体重相关,因为与模拟和IAV感染的动物相比，受感染的动物表现出生长延迟（图SI

11、A） o图1。在SARS-COV-2中延迟诱导先天免疫反应有助于延迟清除。（A 0 B ）仓鼠肺中IAV和SARS-CoV-2WA在每个时间点的病毒滴度。用103 PFU的SARS-CoV-2WA或KPppu的IAV鼻内接种仓鼠，并在1、3、5或7dpi时收获。（C和D）热图描绘了 NF-kB相关基因的表达水平，这些基因含有在3 dpi和5 dpi的仓鼠肺样本中差异表达的趋化因子。（E）使用NF-kB （上）和趋化因子（下）信号通路基因组对SARS-CoV-2WA和IAV感染的肺组织在3dpi红色的直接比较产生的差异表达数据进行GSEA分析和 5 dpi 蓝色。（F） qRT-PCR 表示的

12、ISG15、IRF7、CxcllO和CCL5的mRNA表达水平。评估了 3 dpi和5dpi时来自IAV或SARS-CoV-2WA感染的仓鼠的肺部RNA样本。所有数据均已生成，误差条表示样本间的SD（z? = 4） oIAV.J.一 X_ _ _ 一 18 6 4 2 0【(wnLd) oso=三sars-cov-2waIAVSARS-CoV，2WA35 (dpi)TNFST9AREOIL1BSLC2A3coeaDOX5BTAPIILGFPT2COKN1ANAMPTDUSPBDCL3TNFAIP?MXD1ATF3LfTAFTNFAIP8SOCS3IL 160cL3coedCFLARIER3NI

13、NJ1TNFPFKFO3CXRL2NF-kB pathwayChemokine signaling pathwaySARSCoV-2WA35 (dpi)CXCL11CCL2CCL7CXCL10CCL8CCL5CCL8CCL18SPP1CCL4IL6XCL2IL1BCCL11CXCL6CCL21CCL20CXCL13CCL19IL1RNTNFCCL17CCL28CCL22PPBPCCL24CKLFCCL1CCL27CXCL14CXCL12ojoos luaElp-czuw,AnSARS-CoV-2WA vs. IAV 5 dpiv. w 1.000.500.001.000.500.000.005

14、00010,00015.0000.00500010,00015.000Chemokine s_gna-5g pathway2000806040201 1COE Aq p aZ=EEOSuossajdx us?F在查看器中打开为了评估这些模型系统中的先天免疫反应，我们在3和5dpi的肺部进行了 mRNA测序，以确定呼吸道中的差异基因表达（DEG） o反映病毒滴度，IAV感染的仓鼠显示出指示NF- k B激活的转录足迹，包括3 dpi时的高水平趋化因子（图1, C和D） o相比之下，在5 dpi时，这些特征很大程度上恢复到基线，与IAV滴度的降低相关（图1、A、C和D） o这些结果表明，使IAV滴度达到10 8的ifn-i反应减弱pFu,但随后强烈诱导NF-kB介导的反应，成功清除了感染。与IAV相比，感染SARS-CoV-2WA的仓鼠表现出延迟诱导NF-kB相关基因，尽管病毒载量相似，但需要额外两天才能产生与IAV观察到的反应相当的反应（图1, A, C和D