Przeciwciała neutralizujące, chroniące przed patogenami.

Przeciwciało neutralizujące to przeciwciało, które chroni komórki przed patogenami wywołującymi choroby. Przeciwciała neutralizujące są wytwarzane naturalnie przez organizm jako część układu odpornościowego. Są wytwarzane podczas infekcji lub przez szczepionki przeciwko infekcji (Zoppi i wsp., 2020). Przeciwciała mogą zapewnić trwałą odporność na niektóre infekcje i mogą być używane do określenia, czy dana osoba rozwinęła odporność na infekcję po wyzdrowieniu z choroby. Przeciwciała neutralizujące zapewniają specyficzną obronę przed wirusami, wiążą się z wirusem w sposób, który blokuje infekcje (Payne i in., 2017). Blokują interakcje z receptorem lub mogą wiązać się z kapsydem wirusa, aby zahamować uwalnianie powłoki genomu. Podczas infekcji i po infekcji organizm żywiciela może nie być w stanie wytworzyć wysoce skutecznych przeciwciał neutralizujących, ale może chronić przed przyszłymi spotkaniami z wirusem.

Przeciwciała neutralizują lub zmniejszają replikację wirusa poprzez blokowanie ich przylegania do komórki gospodarza, zapobiegając w ten sposób przenikaniu wirusa do błony komórkowej gospodarza lub zakłócając usuwanie powłoki wirusa w komórce (Klasse i wsp., 2014). Przeciwciała są wytwarzane przez komórki beta szpiku kostnego. Ponadto przeciwciała wiążą się z określonym antygenem. Przeciwciała neutralizujące mogą zapewnić ochronę przed infekcją wirusową po szczepieniu, a ponadto są markerami odporności na ponowne zakażenie po wystąpieniu ostrej infekcji wirusowej. Szczepionki wywołują reakcję obronną neutralizujących przeciwciał, które rozpoznają antygeny.

Szczególnie ważne jest, aby osoby, które przeszły COVID-19 i przeżyły, wiedziały, czy rozwinęła się u nich odporność lub przeciwciała neutralizujące. Neutralizacja wirusa ma kluczowe znaczenie dla określenia skuteczności przeciwciał, stąd też potrzeba testu przepustowości do pomiaru przeciwciał neutralizujących SARS-CoV-2. Test może być przełomem w diagnostyce serologicznej, terapii plazmą rekonwalescencji, a także w opracowywaniu szczepionek. Wykrywanie przeciwciał neutralizujących SARS-CoV-2 u pacjentów z COVID-19 daje wyniki porównawcze w badaniach przesiewowych ludzi pod kątem ochrony przeciwciał przed COVID-19.

Pandemia COVID-19 jest wywoływana przez koronawirusa 2 (SARS-CoV-2) ciężkiego ostrego zespołu oddechowego z milionami potwierdzonych infekcji na całym świecie. Doprowadziło to do trybu blokady, który ma na celu ograniczenie przenoszenia wirusa, co powoduje konieczność znalezienia bezpiecznej i skutecznej szczepionki. Ponadto istnieje potrzeba odpowiedniej polityki zdrowia publicznego, aby zapewnić wiarygodne i łatwe testy do pomiaru ochrony immunologicznej pacjentów, którzy przeżyli COVID-19.

Zakażenia koronawirusem wywołują neutralizujące odpowiedzi przeciwciał, co skutkuje odpowiedzią immunologiczną, która chroni jednostki przed przyszłymi infekcjami, jednak skala czasowa ochrony określi przyszły wpływ patogenu. Badania wskazują, że infekcje wytwarzają odporność na reinfekcję przez co najmniej rok, dlatego testy serologiczne są ważne, aby zidentyfikować osoby, które są odporne (Huang i in., 2020). Odsetek serokonwersji u pacjentów z COVID-19 wynosi odpowiednio 50% i 100% w dniach 7 i 14 odpowiednio po wystąpieniu objawów. Istnieje wiele przypadków bezobjawowych, a diagnostyka serologiczna może określić rzeczywistą liczbę zakażeń w celu określenia śmiertelności i ustalenia polityki. Ponadto testy serologiczne mogą zidentyfikować dawców z wysokim mianem do leczenia osoczem rekonwalescencji i do określenia korelatów ochrony SARS-CoV-2 (Muruato i wsp., 2020).

Testy immunologiczne, takie jak metody FIA i ELISA, mogą wykryć wcześniejsze infekcje SARS-CoV-2, a wysokie wartości FIA COI, a także współczynniki ELISA OD, są obserwowane w grupach ciężkości. Strategia przesiewowa RT-PCR może nie zidentyfikować niektórych przypadków subklinicznych, dlatego FIA i ELISA mogą czule wykrywać przeciwciała anty-SARS-CoV-2, chociaż mogą one nie oznaczać aktywności neutralizującej, szczególnie w łagodnych przypadkach (Ko i wsp., 2020).

Według Wolfel i wsp., 2020 serokonwersję wykryto metodą immunofluorescencji IgG i IgM przy użyciu komórek wyrażających białko wypustek SARS-CoV-2 i testu neutralizacji wirusa z użyciem SARS-CoV-2. Badanie wskazuje, że wszyscy pacjenci mieli wykrywalne przeciwciała neutralizujące, chociaż nie sugerowały korelacji z przebiegiem klinicznym. Kursy serologiczne pokazują czas serokonwersji, gdzie w większości przypadków SARS wystąpił w drugim tygodniu od wystąpienia objawów. Test neutralizujący jest ważny przy wykluczaniu krzyżowo reaktywnych przeciwciał skierowanych przeciwko endemicznemu ludzkiemu koronawirusowi. Zaobserwowano, że nie ma nagłej eliminacji wirusa w czasie serokonwersji, niemniej jednak, na początku drugiego tygodnia serokonwersji następuje stały spadek miana wirusa, np. w plwocinie. W takim przypadku opracowanie szczepionki powinno być ukierunkowane na indukcję odpowiedzi przeciwciał w celu wywołania silnych odpowiedzi przeciwciał, aby była skuteczna.

Istotą biernej immunizacji jest zapewnienie, że osoby pozbawione odporności na choroby otrzymają przeciwciała od osób już uodpornionych na chorobę, tak jak w przypadku matki, która przekazuje odporność w sposób naturalny poprzez karmienie piersią. Może nie zapewnia długotrwałej ochrony, ale ją zapewnia i zwalcza infekcje w tym momencie. Z drugiej strony, szczepienia wykorzystują również przeciwciała neutralizujące w czynnej immunizacji, ponadto szczepionki są zaprojektowane tak, aby naśladować naturalną odpowiedź immunologiczną na infekcję.

FDA dokonała przeglądu testu wykonanego w certyfikowanym laboratorium Mount Sinai Laboratory, Center for Clinical Laboratories w Nowym Jorku. Wykonano test przeciwciał IgG ELISA przeciwko COVID-19, który składał się z dwóch seryjnych bezpośrednich testów immunosorpcyjnych (ELISA) związanych z enzymami do jakościowego wykrywania ludzkich przeciwciał IgG w surowicy i próbkach osocza od pacjentów, którzy mieli COVID-19.

Początkowo przeprowadzono test ELISA przeciwko rekombinowanej domenie wiążącej receptor SARS-CoV-2 w surowicy i osoczu, a następnie test ELISA w celu potwierdzenia dodatnich próbek względem białka SARS-CoV-2 o pełnej długości w surowicy i osoczu. Test przeciwciał został wykorzystany do wykrycia przeciwciał IgG jako markera odpowiedzi immunologicznej na SARS-CoV-2 u pacjentów, u których podejrzewano wcześniejszą infekcję SARS-CoV-2. Celem testu przeciwciał było wykrycie serokonwersji IgG u pacjentów, u których stwierdzono zakażenie SARS-CoV-2. Znaczenie testu ma pomóc w rozpoznaniu pacjentów podejrzanych o COVID-19 w połączeniu z obrazem klinicznym i wynikami innych badań laboratoryjnych. Przeciwciała IgG SARS-CoV-2 są wykrywane od 10-14 dni lub później po zakażeniu. Ich wykrycie po wcześniejszych negatywnych testach wskazuje na serokonwersję IgG po zakażeniu SARS-CoV-2 (https://www.fda.gov/media/137029/download)

Kiedy zewnątrzkomórkowy patogen atakuje Twój organizm, przeciwciała są szeroko rozpowszechniane w celu ich zwalczania poprzez neutralizację lub wspomaganie ich eliminacji, zanim rozwiną się istotne infekcje. Większość przeciwciał jest rozprowadzana poprzez dyfuzję z miejsca ich syntezy, chociaż wymagają one specjalistycznych mechanizmów transportowych, aby dotrzeć do powierzchni nabłonka światła. Ich izotyp determinuje dyfuzję, mogą one ograniczać lub umożliwiać dyfuzję, co sprawia, że ​​polegają na określonych transporterach, aby dostarczyć je przez nabłonek. Izotypy IgM mogą ulegać ekspresji bez zamiany, są wytwarzane, zanim limfocyty B przejdą somatyczną hipermutację i w rezultacie mają niskie powinowactwo. IgM powszechnie występuje we krwi i w mniejszym stopniu w limfie. Inne izotypy obejmują IgG, IgA i IgE.

Są mniejsze i łatwiej dyfundują z krwi do tkanek. IgA może tworzyć dimery, podczas gdy IgG i IgE są monomeryczne. Mają większe powinowactwo do wiązania antygenu, a IgG jest podstawowym izotypem krwi. Ponadto IgG może skutecznie zwiększać podatność patogenów na fagocytozę i aktywować układ dopełniacza. Izotyp IgG działa głównie na powierzchniach nabłonka, na których nie ma dopełniacza i fagocytów, dlatego działa jako przeciwciało neutralizujące. Podstawową funkcją jest ochrona przestrzeni zewnątrzkomórkowych tkanek wewnętrznych przed czynnikami zakaźnymi. Zatem przeciwciała, które neutralizują toksyny, są nazywane przeciwciałami neutralizującymi, a zatem neutralizującymi przeciwciałami IgG. Neutralizacja czynników zakaźnych przez przeciwciała IgG chroni komórki przed uszkodzeniem, a zdolność przeciwciał IgG do dyfuzji przez płyn zewnątrzkomórkowy i ich wysokie powinowactwo do wiązania antygenu sprawia, że ​​są one głównymi przeciwciałami neutralizującymi dla toksyn znajdujących się w tkankach (Janeway et al. ., 2001).

Istnieje potencjał dla przyszłej pandemii, która może mieć swoje źródło w rezerwuarach zwierzęcych lub wydarzeniach związanych z opieką zdrowotną. Prowadzi to do poważnych obaw dotyczących zdrowia publicznego z powodu braku szczepionek lub środków terapeutycznych w celu powstrzymania pandemii. Dlatego dostępność neutralizujących przeciwciał monoklonalnych, które wiążą się z domeną wiążącą receptor lub regionami domeny nie wiążącej receptora od pacjentów zakażonych koronawirusami, będzie przydatna w definiowaniu mechanizmów patogenów i opracowywaniu skutecznych interwencji w celu zapobiegania i leczenia infekcje (Wang i in., 2018).

Przeciwciała neutralizujące mogą być biernie przenoszone na osobników przed lub po infekcji, aby stymulować układ odpornościowy do produkcji specyficznych dla antygenu przeciwciał neutralizujących w celu zapobiegania infekcjom. Terapeutyczne przeciwciała neutralizujące istnieją w organizmie przez krótki czas, a ich skuteczność lecznicza zależy od takich czynników, jak miano, całkowita ilość, swoistość, a także okres półtrwania. Ponadto przeciwciała neutralizujące o wysokiej specyficzności, silnym powinowactwie i niskiej toksyczności są skuteczne w leczeniu infekcji wirusowych (Jiang i in., 2020).

Muruato, A. E., Fontes-Garfias, C. R., Ren, P., Garcia-Blanco, M. A., Menachery, V. D., Xie, X., & Shi, P. Y. (2020). A high-throughput neutralizing antibody assay for COVID-19 diagnosis and vaccine evaluation. BioRxiv: the preprint server for biology, 2020.05.21.109546. https://doi.org/10.1101/2020.05.21.109546
Ko, J. H., Joo, E. J., Park, S. J., Baek, J. Y., Kim, W. D., Jee, J., Kim, C. J., Jeong, C., Kim, Y. J., Shon, H. J., Kang, E. S., Choi, Y. K., & Peck, K. R. (2020). Neutralizing Antibody Production in Asymptomatic and Mild COVID-19 Patients, in Comparison with Pneumonic COVID-19 Patients. Journal of clinical medicine, 9(7), 2268. https://doi.org/10.3390/jcm9072268
Wölfel, R., Corman, V. M., Guggemos, W., Seilmaier, M., Zange, S., Müller, M. A., Niemeyer, D., Jones, T. C., Vollmar, P., Rothe, C., Hoelscher, M., Bleicker, T., Brünink, S., Schneider, J., Ehmann, R., Zwirglmaier, K., Drosten, C., & Wendtner, C. (2020). Virological assessment of hospitalized patients with COVID-2019. Nature, 581(7809), 465-469. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2196-x
(n.d.). U.S. Food and Drug Administration. https://www.fda.gov/media/137029/download
Janeway CA Jr, Travers P, Walport M, et al. Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. New York: Garland Science; 2001. The distribution and functions of immunoglobulin isotypes. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK27162/
Wang L, Shi W, Chappell JD, JoyceMG, Zhang Y, Kanekiyo M, Becker MM, van
Doremalen N, Fischer R, Wang N, Corbett KS,Choe M, Mason RD, Van Galen JG, Zhou T,
Saunders KO, Tatti KM, Haynes LM, Kwong PD,Modjarrad K, Kong W-P, McLellan JS, Denison
MR, Munster VJ, Mascola JR, Graham BS. 2018. Importance of neutralizing monoclonal
Antibodies targeting multiple antigenic sites on the Middle East respiratory syndrome
Coronavirus spike glycoprotein to avoid neutralization escape. J Virol 92:e02002-17.
https://doi.org/10.1128/JVI.02002-17.
Jiang, S., Zhang, X., Yang, Y. et al. Neutralizing antibodies for the treatment of COVID-19. Nat Biomed Eng 4, 1134–1139 (2020). https://doi.org/10.1038/s41551-020-00660-2
Payne, S. (2017). Immunity and resistance to viruses. ScienceDirect.com | Science, health, and medical journals, full-text articles and books. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780128031094000064
Klasse, P. J. (2014). Neutralization of virus infectivity by antibodies: Old problems in new perspectives. Advances in Biology, 2014, 1-24. https://doi.org/10.1155/2014/157895
Zoppi, L. (2020, July 28). What are neutralizing antibodies? News-Medical.net. https://www.news-medical.net/health/What-are-Neutralizing-Antibodies.aspx
Huang, A. T., Garcia-Carreras, B., Hitchings, M., Yang, B., Katzelnick, L. C., Rattigan, S. M., Borgert, B. A., Moreno, C. A., Solomon, B. D., Rodriguez-Barraquer, I., Lessler, J., Salje, H., Burke, D., Wesolowski, A., & Cummings, D. (2020). A systematic review of antibody mediated immunity to coronaviruses: antibody kinetics, correlates of protection, and association of antibody responses with severity of disease. medRxiv: the preprint server for health sciences, 2020.04.14.20065771. https://doi.org/10.1101/2020.04.14.20065771