Immunologia: En l’estudi de la immunitat cel·lular i, particularment en la detecció de respostes immunodominants de cèl·lula T, l’atenció se centra en l’antigen. Per això s’assagen grans pools de pèptids a la recerca d’aquells que desencadenin una activació cel·lular funcional. El laboratori de Paul G. Thomas, del St. Jude Children’s Research Hospital de Memphis (TN), troba que aquesta metodologia requereix massa esforç de treball i massa quantitat de mostra, que augmenta dramàticament com més gran és el peptidoma del patogen d’interès. En un article a Cell Reports Medicine, amb Mikhail V. Pogorelyy, Elisa Rosati i Anastasia A. Minervina de primers autors, es presenta una plataforma inversa. El punt de partida és que els receptors de cèl·lula T (TCR) que reconeixen un mateix epítop sovint tenen seqüències altament semblants. Si hom analitza seqüències del repertori de TCR i hi troba clústers de similitud és molt probable que aquests indiquin les respostes immunodominants. Pogorelyy et al. fan una metaanàlisi de bases de dades de TCR d’individus infectats per SARS-CoV-2 per identificar-hi d’aquesta manera respostes de cèl·lula CD4+. Reporten més de 1200 αβTCRs que formen sis clústers de prominència semblant. Han validat les prediccions de restricció d’HLA i d’especificitat d’epítop de cinc clústers a través de línies transgèniques de cèl·lula T. D’aquesta manera alternativa arriben a aconseguir una informació sobre respostes immunodominants de cèl·lula T CD4+.
El grup de recerca de Paul G. Thomas ofereix una plataforma d’identificació i validació experimental de respostes de cèl·lula T CD4+ a la infecció per SARS-CoV-2. Es basa en la predicció de restricció per antígens leucocitaris humans (HLA) i d’epítops vírics. Aquesta marc d descoberta d’epítops, inversa al procés habitual, es pot aplicar també a altres malalties infeccioses
De la seqüència de TCR a l’epítop
Aquesta recerca fou concebuda per Elisa Rosati (de l’Institut de Biologia Molecular Clínica i de l’Institut d’Immunologia de la Universitat Christian-Albrecht de Kiel), Mikhail V. Pogorelyy (del Department of Immunology del St. Jude Children’s Research Hospital, de Memphis, Tennessee) i Anastasia A. Minervina (St. Jude). L’anàlisi fou a càrrec de Rosati, Pogorelyy, Minervina i Robert C. Mettelman (St. Jude). Els gràfics han estat realitzats per Minervina i Rosati. Paul G. Thomas, Petra Bacher (Kiel), Alexander Scheffold (Kiel) i Andre Franke (Kiel) hi aportaren recursos a través dels seus projectes amb la Fundació de Recerca Alemanya, del Land de Schleswig-Holstein i NRSA-NIAID. Bacher i Thomas feien la supervisió i coordinació. El primer esborrany fou redactat per Rosati, Pogorelyy i Minervina. Tots els autors participaren en el redactat final que fou tramès a Cell Reports Medicine el 18 de novembre del 2021. Després d’una revisió completada el 8 de maig del 2022, l’article fou acceptat el 24 de juny, i publicat l’1 de juliol.
En la recerca immunològica sobre la covid-19 l’accent s’ha posat sobre els anticossos produïts pels limfòcits B, és a dir sobre la immunitat humoral. No obstant, també hi ha un gran esforç per la immunitat cel·lular, és a dir la mitjançada directament per limfòcits T. L’especificitat dels limfòcits T ve condicionada pel seu receptor TCR. Així doncs, la caracterització dels repertoris de TCR de les cèl·lules T activades després de la infecció per SARS-CoV-2 o de l’administració d’un vaccí anti-covid-19 forneix informació sobre aquesta immunitat cel·lular.
El TCR és un heterodímer de cadenes alfa i beta. Gràcies a un procés de recombinació semi-aleatori cada individu genera un repertori únic de TCR. Les tècniques de seqüenciació fan possible accedir directament a aquest repertori. El repertori de TCR depèn dels antígens que l’individu es va trobant al llarg de la vida. Els epítops immunodominants d’aquests antígens estimulen grans expansions colonials de cèl·lules T que, en principi, disposaran de seqüències de TCR altament semblants. L’anàlisi de seqüències de repertoris de TCR poden així, doncs, evidenciar allò de comú i allò de diferent que tenen les persones exposades davant d’un mateix antigen.
Existeixen dues aproximacions per identificar repertoris de TCR. La primera aplica mètodes de seqüenciació a l’engròs, que mesures quantitativament les freqüències de grans nombres de clonotips desaparellats de cadenes alfa i beta de TCR. La segona fa la seqüenciació sobre cèl·lules T individuals. Ara bé, cal no oblidar que, fins i tot quan hom es troba en el pic de la resposta immune de la infecció per SARS-CoV-2, tan sols una petita fracció de les cèl·lules T perifèriques reconeix epítops virals de SARS-CoV-2. Per encarar aquest problema s’aplica una etapa prèvia d’enriquiment basada en peptidoteques. En el cas del SARS-CoV-2, una peptidoteca que reflecteixi tot el peptidoma víric ja és força feixuga.
Pogorelyy et al. proposen una tècnica de descoberta inversa d’epítops. Per comptes de fer triatges sobre un gran nombre de pèptids, utilitzen bases de dades de repertori de TCR. Aquesta aproximació TCRòmica els permet identificar respostes immunodominant sense biaixos previs. A través d’una meta-anàlisi exhaustiva de TCR de bases de dades identifiquen més de 1200 TCR altament reactives amb el SARS-CoV-2. Com que d’aquestes 1200 seqüències tenen una informació completa de les cadenes alfa i beta, poden inferir la corresponent restricció d’HLA. La interacció TCR-HLA, és a dir entre el receptor de cèl·lula T i els complexos de presentació d’antigen dels teixits, condiciona la resposta immune. La plataforma resultant permet d’identificar motius de TCR prominents, predir-ne l’especificitat antigènica i validar la predicció experimentalment a través de línies transgèniques de cèl·lula T.
Els resultats de la meta-anàlisi
El primer grup de base de dades procedeix de 59 individus, 49 positius per la covid-19 i 10 controls sans que ni foren exposats al virus ni al vaccí corresponent. D’aquests 59 individus hi ha bases de dades unicel·lulars de limfòcits T CD4+ amb una metodologia basada en la sobreexpressió de CD154+ després de l’estimulació d’un pool de pèptids.
El segon grup de base de dades inclou dades de la cadena beta de TCR de poblacions de cèl·lula T de 786 mostres sanes pre-pandèmiques i de 1.414 pacients de covid-19.
El tercer grup de base de dades procedia de participants d’un estudi als qui s’extragueren mostres abans i després de la immunització amb el vaccí ChAdOx1 d’AstraZeneca.
D’aquestes bases de dades seleccionaren, després d’un control de qualitat, 125.258 cèl·lules. Aquestes cèl·lules s’agrupaven en 13 clústers funcionals:
- el clúster 1-2 es corresponia a cèl·lules T fol·liculars auxiliars (Tfh).
- el clúster 3 a cèl·lules T auxiliars de tipus 1 (Th1).
- el clúster 4 a cèl·lules Tfh transicional i de T de memòria central (Tcm).
- el clúster 5 a cèl·lules Tcm plenament diferenciades.
- els clústers 6-7 a fenotips Th17.
- el clúster 8 a cèl·lules T de memòria efectora (Tem).
- els clústers 9-10 a cèl·lules T de signatura d’interferó de tipus I.
- els clústers 11-12 de cèl·lules T citotòxiques.
- el clúster 13 de cèl·lules T cicladores.
En pacients de covid-19 s’observa un enriquiment de la fracció de cèl·lules Tfh, particularment en els casos de malaltia severa. En la covid-19 severa també hi ha una major expressió de marcadors citotòxics (CCL3, CCL4, CCL5, XCL1, XCL2, GZMB i GNLY).
Pogorelyy et al. identifiquen 1248 αβTCRs compartits entre individus que es troben fortament enriquits en pacients de covid-19 respecte dels controls. També identifiquen 594 αβTCRs que eren enriquits en els controls respecte dels pacients de covid-19, cosa que Pogorelyy et al. atribueixen a la limfopènia associada a la covid-19.
Els 1248 αβTCRs enriquits en la covid-19 es concentraven en les cèl·lules Tfh. Els 594 αβTCRs empobrits en la covid-19 es concentraven en cèl·lules Tem.
Pogorelyy creuen les dades de seqüència de βTCR amb les de HLA i MCH de classe II. Alhora, analitzen l’especificitat reactiva sobre pèptids de SARS-CoV-2. Els clústers de seqüències de TCR solen compartir l’especificitat peptídica.
La validació en vaccinats amb el vaccí d’AstraZeneca
A 28 dies de la vaccinació amb ChAdOx1, hi ha un enriquiment exclusiu de seqüències de βTCR reactives contra antígens de la proteïna S de SARS-CoV-2. Això és esperable, car aquest vaccí només incorpora aquesta proteïna de SARS-CoV-2.
La validació en cèl·lules Jurkat
Les cèl·lules Jurkat nul·les per a TCR poden incorporar per transducció constructes de TCR. Pogorelyy et al. ho fan sobre seqüències de TCR representatives de cinc dels sis clústers de TCR més grans. Les línies cel·lulars individuals Jurkat-TCR són co-cultivades amb cèl·lules mononuclears de sang perifèrica (PBMCs, majoritàriament limfòcits) de donadors sans portadors de la restricció d’HLA predita per tal d’unir i presentar els epítops peptídics. En aquests co-cultius, Pogorelyy et al. introdueixen pèptids de 17 aminoàcids: l’activació de les cèl·lules Jurkat es pot seguir a través del sistema NFAT-GFP que porten incorporades.
Els resultats indiquen la utilitat de l’ús del repertori de cèl·lula T i de l’especificitat individual per predir la unió d’antigen fins a arribar a una resolució d’epítop únic. Aquesta aproximació depèn de la disponibilitat de bases de dades però comporta un estalvi respecte de les plataformes focalitzades en les seqüències peptídiques del patogen.
Lligams:
- Resolving SARS-CoV-2 CD4+ T cell specificity via reverse epitope discovery. Mikhail V. Pogorelyy, Elisa Rosati, Anastasia A. Minervina, Robert C. Mettelman, Alexander Scheffold, Andre Franke, Petra Bacher, Paul G. Thomas. Cell Reports Medicine (2022).
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada