COVID-19関連追加(2021514日)中和抗体産生の遅延と重症化

【遅延した中和抗体産生は致死性COVID-19と相関する】

Lucas C…Iwasaki A, et al. Delayed production of neutralizing antibodies correlates with fatal COVID-19. Nat Med (2021). May 5, 2021.

https://doi.org/10.1038/s41591-021-01355-0.

Abstract

最近の研究では,COVID-19における自然免疫および獲得免疫動態についての知見が得られている.しかし、COVID-19疾患の転帰を支配する抗体反応の正確な特徴はいまだ明らかになっていない.この研究では,無症候性,軽症,中等症,重症のCOVID-19患者229人の液性免疫応答を経時的に解析し,疾患重症度と死亡率における抗体反応の性質を調査した.その結果,抗スパイク(S)免疫グロブリンGIgG)レベル,入院期間,および臨床経過の悪化に関連する臨床パラメータの間に相関関係が認められた.高レベルの抗S IgG抗体は重症度の低下と相関していたが,この相関は時間に依存していた.死亡患者は,退院患者に比べて全体的な液性応答が強くなかった.しかし,抗S IgG,抗受容体結合ドメイン(RBDIgG,中和抗体(NAb)レベルを測定したところ,死亡患者は生存患者に比べて,遅延しているが,強固な反応を示した.セロコンバージョン動態の遅延は,死亡患者におけるウイルスコントロール障害と相関していた.最後に,85%の患者血清は疾患の経過中に何らかの中和能力を示していたが,発症14日以前にNAbを生成することが回復の鍵となることが明らかになった.これらのデータは,COVID-19による死亡率は,抗ウイルス抗体レベルそのものではなく,むしろNAb産生の遅延動態と相関していることを示している.

 

Main

COVID-19は,SARS-CoV-2が原因でACE2を介して宿主細胞に感染する(refs. 1, 2).感染の80%は軽症あるいは無症候性(WHO, https://www.who.int/)であるが,中等症および重症COVID-19患者は,呼吸器,血管,神経合併症を含む幅広い症状を発症する3)4)5).いくつかの研究では,細胞性および液性免疫応答が,ウイルスの排除や明確な疾患経過との関連が報告されている4)6)7)8)9).例えば,インターフェロン(IFN),インターロイキン(IL-1β,IL-4IL-6IL-18CXCL9/10などの炎症性サイトカインおよびケモカインは,COVID-19の臨床転帰の悪化と関連している4)8)9)10).重要なことに,COVID-19患者では循環T細胞の著しい減少が観察されるが(refs. 4, 6, 7, 11),一方,循環B細胞は減少しないようだ5)8).さらに,いくつかの研究では,COVID-19患者において,抗SARS-CoV-2スパイクIgMおよびIgG抗体,ならびに中和IgG抗体およびIgA抗体のいずれも全体的に増加していることが報告されている(refs. 12, 13, 14, 15).しかし,抗体反応がCOVID-19の経過にどのように影響するのか,また,その他の宿主因子,ウイルス力価,臨床転帰とどのように相関するのかについての情報はまだ不足している.

 

Antiviral antibodies correlate with distinct COVID-19 outcomes:

SARS-CoV-2特異的液性免疫応答をプロファイリングするために、2020318日〜2020527日の間にYale-New Haven HospitalYNHH)に入院したCOVID-19入院患者185人(合計300サンプル)を本研究に登録した.並行して,無症候性および軽症参加者を含む44人の非入院者を登録した.さらに,ワクチン接種を受けた16人のボランティアも本研究に含まれた.ワクチン接種を受けた参加者はすべて,逆転写定量ポリメラーゼ連鎖反応(RT-qPCR)でSARS-CoV-2陰性,酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)でSARS-CoV-2 IgG陰性であった.最後に,医療従事者(HCWs)の105サンプルを未感染健常コントロールとした(RT-qPCRおよび血清学的にSARS-CoV-2陰性).各コホートの基本的な人口統計的特徴と臨床的特徴は,Supplementary Table 1-3に示した.最初の解析では,入院患者を重症度に応じて中等症群と重症群に分類し,補助酸素の必要度と集中治療室(ICU)への入室状況を調べた.さらに,COVID-19患者を臨床経過に応じて分類し,過去の報告8)のように,最終的に感染から回復した患者と死亡した患者に層別化した.入院中において,発症後360日後に,患者1人につき縦断的に17回のフォローアップ測定を含む300サンプルを採取した.鼻咽頭スワブを用いたウイルスRNA; 血漿サイトカインおよびケモカインレベル; 新鮮な分離された末梢血単核細胞(PBMCs: peripheral blood mononuclear cells)を用いたフローサイトメトリーによる白血球集団; ELISAおよび中和アッセイによる抗体プロファイルを評価した.

血漿サンプルを分析したところ、COVID-19入院患者全体の95.7%および97.5%が,それぞれタンパク質のスパイク(S1)領域または受容体結合ドメイン(RBD)領域に対するウイルス特異的IgGを保有しており,発症後15日目頃にIgG産生のピークに達していた(Extended Data Figure 1a, 1b).拡張データ図1a,b)。限界値(limit threshold)の決定には,未感染対照HCWsの抗Sまたは抗RBD IgGレベルの平均値を用いた.疾患経過中に到達した抗RBD IgGの最大値は,高齢者では低下していたが(Extended Data Figure 1a),経時的に差は観察されなかった(Extended Data Figure 1f).肥満患者では,抗RBD IgGレベルの上昇は観察されなかった.入院患者では,性別による抗体レベルの差は見られなかった(Extended Data Figure 1c-f).鼻咽頭スワブのウイルス力価(viral titers)は,発症から約1113日後に最大となった.全体として,鼻腔の最大ウイルスRNA量は重症度とは相関しなかった; 非入院患者群と中等症および重症患者群の間に差は観察されなかった(Extended Data Figure 2a一方,入院患者では,非入院患者に比べて,抗Sおよび抗RBD IgMおよびIgGの最大値が有意に上昇していたFigure 1a, bさらに,S IgGレベルは,重症患者では入院の長さ(length of hospitalization)と相関していたが,中等症患者では相関していなかった(Figure 1cこの観察結果と一致して,挿管,フェリチン,Dダイマーなど,臨床経過の悪化に関連するパラメータは抗S IgGレベルと正の相関を示した(Figure 1d, e一方,抗RBD IgGレベルは入院の長さとは相関していなかった(Figure 1b-eこれらのデータは,重症COVID-19患者において,抗S IgGレベルの上昇が疾患の臨床転帰の悪化と関連していることを示しており,入院患者では抗体反応が一貫して高いというこれまでの観察結果を裏付けている16)17)18)19)注目すべきは,入院患者においては,死亡患者は,生存退院患者に比べて,ウイルス特異的IgGIgMレベルが高くなかったことである(Figure 1a.これらの結果は,感染から生存した重症患者と比較して,死亡患者の抗体反応の特徴が根本的に異なることを示していた.

 

 

Figure 1: COVID-19 severity correlates with anti-S antibodies.

figure1

a,b, Plasma reactivity to S protein and RBD in patients with COVID-19. a, Anti-S IgM and IgG. IgM (HCW, n=21; non-hospitalized, n=21; moderate, n=92; severe, n=25; deceased, n=14). IgG (HCW, n=87; non-hospitalized, n=21; moderate, n=94; severe, n=23; deceased, n=34). b, Anti-RBD IgM and IgG. IgM (HCW, n=21; non-hospitalized, n=7; moderate, n=75; severe, n=13; deceased, n=11). IgG (HCW, n=21; non-hospitalized, n=6; moderate, n=74; severe, n=13; deceased, n=31). Negative controls: HCWs. N-hospitalized, non-hospitalized. Each dot represents a single individual at their maximum antibody titer over the disease course. Significance: one-way ANOVA corrected for multiple comparisons using Tukey’s method. Boxes represent the distribution of variables with quartiles and outliers. Horizontal bars: mean values. c, Correlation and linear regression of maximum levels for each patient of virus-specific IgG and length of hospitalization over time. Left, all patients. Right, patients grouped by disease severity. Regression lines are shown as dark purple (moderate) or pink (severe). d,e, Correlation of virus-specific IgG and (d) length of intubation or (e) patients’ maximum levels of ferritin, D-dimer and CRP. Pearson’s correlation coefficients and linear regression significance are colored accordingly; shading represents 95% CI. f, Heat map correlation analysis between virus-specific IgG levels and major immune cell populations in PBMCs. Color intensity indicates the relative cell frequency. Significance: one-way ANOVA corrected for multiple comparisons using Dunnett’s method. **P<.01, *P<.05. g.i, Scheme. g.ii, Scatter plot of patients with COVID-19 with S1 IgG+ samples at their first collection time point. Dashed vertical line: threshold of S1 IgG positivity. Solid horizontal line: limit of detection. g.iii, Comparison of mean log viral loads between IgG-low and IgG-high groups using two-sample t-test (two-sided). Bars represent average ± s.d. g.iv, Days from symptom onset for each group. Bars represent average ± s.d. g.v, Violin plots of clinical scores for each cluster. Solid black lines, mean; dashed lines, median. Significance: Kruskal–Wallis corrected for multiple comparisons using Dunn’s method. CI, confidence interval; OD, optical density; NK, natural killer; Np, nasopharyngeal; NS, not significant.

 

S IgGレベルと疾患重症度との間に相関関係が認められたことに加え,重症COVID-19における白血球集団の変化(リンパ球減少,単球・好中球・好塩基球・好酸球の増加など)についての既報4)6)7)8)9)11)を踏まえ,我々は次に,ウイルス特異的抗体の変化が、循環する自然免疫細胞および獲得免疫細胞の変容と関連しているかどうかを評価した.ウイルス特異的抗体レベルは,T細胞とは負の相関,単球および好酸球数とは正の相関を示したが,ナチュラルキラー細胞やB細胞とは相関が見られなかった(Figure 1fさらに,抗RBD IgGレベルは(抗S IgGではなく),循環T濾胞ヘルパーCD4+ TTfh)細胞およびCD38+HLA-DR+TCR-活性化CD4CD4actT細胞と正の相関が認められた(Figure 1f.疾患重症度とS IgG反応の大きさの関係を解析する際に,ウイルス量の違いが影響する可能性を排除するため,我々は入院患者を最初の採取時点で,COVID-19急性期(ウイルス量陽性[positive viral load]IgG陰性),亜急性期(ウイルス量陽性,IgG陽性),回復期(ウイルス量陰性,IgG陽性)に層別した(Figure 1g.i).次に,同じ疾患時期(”亜急性”,ピンク色の領域)の患者に焦点を当てて解析を行い,S1 IgG値の50パーセンタイルに基づいて,低S IgG(青)と高S1 IgG(赤)の患者群に層別した.その結果,低S IgG群と高S IgG高値では,ウイルス量(Figure 1g.ii)や発症からの日数(Figure 1g.iv)に有意差は認められなかった最後に,ウイルス量とDFSOdays from symptom onset)が一致した患者において,抗S IgG反応の大きさが疾患重症度の低下と相関しているかどうかを評価したところ,低S IgG群と高S IgG群の間で平均臨床スコアに有意差は認められなかった(Figure 1g. v

注目すべきことに,たとえウイルス量が同等の患者を比較した場合でも,抗S IgG反応の発現は患者の臨床スコアの全般的な改善とは相関しなかったこれらの結果から我々は,S IgG抗体はCOVID-19の重症度と正の相関があり,ひとたびSARS-CoV-2の自然感染の間に発現した場合,疾患経過を修飾する能力は限定的であると結論づけたさらに,S IgG抗体はCOVID-19の重症度と正の相関があり,単球や好酸球の循環レベルとも相関していたが,循環T細胞やTfh細胞,あるいはウイルス量とは独立していた

Delayed antibody production in lethal COVID-19:

死亡患者では抗ウイルス抗体のレベルが低いことから,我々は次に,重症 vs 致死的な場合で抗体反応のタイミングが異なるかどうかを調べた.縦断解析の結果,異なる動態が明らかになった: 退院患者は,死亡患者よりも早く,抗S抗体および抗RBD IgGレベルがピークに達した(Figure 2a一方,死亡患者は,疾患の後期(later stage)になると,退院患者よりも抗S抗体IgMおよびIgGがより高い最大値になった(Figure 2a.中和抗体価が高い患者をこのFigureに参考として含めた; その他の解析結果はFigure 3a, bを参照のこと.縦断的に見た,退院患者と死亡患者の抗体の推移は,それぞれのウイルス除去能力の違いと一致していた; つまり,退院患者と死亡患者を並べて比較すると,退院患者の方がウイルスクリアランスの効率が高かった(Figure 2bさらに,抗体レベルが最大となる時期に測定した鼻腔ウイルスRNA量は,退院患者の方が低レベルであった(Figure 2c.また,異なった臨床転帰を示す患者において,B細胞の動態に違いは認めなかった(Extended Data Figure 3a, b).退院患者と死亡患者の間には,集合的なレベル(aggregate levels)での違いはなかったが,縦断解析では,COVID-19死亡患者よりも退院患者の方がDFSO 10-15におけるTfh細胞の存在比率(frequency)が高いことが示された.このように,COVID-19による死亡は,ウイルス特異的IgGの発現およびウイルスクリアランスの遅延と相関していた

 

 

Figure 2: Serum antibody kinetics reveals distinct COVID-19 outcomes.

figure2

a, Patientsʼ plasma reactivity to S protein and RBD measured by ELISA. Anti-S and Anti-RBD IgM and IgG comparison in discharged or deceased patients. Longitudinal data plotted over time continuously. Regression lines are shown as light blue (discharged), purple (deceased) and red (high neutralizers). Lines indicates cross-sectional averages from each group, with shading representing 95% CI and colored accordingly. Anti-S IgM (discharged, n=126; deceased, n=14). Anti-S IgG (discharged, n=127; deceased, n=33). Anti-RBD IgM (discharged, n=88; deceased, n=11). Anti-S RBD (discharged, n=87; deceased, n=30). b,c, Viral loads measured by nasopharyngeal swabs are plotted as log10 of genome equivalents (GEs). b, Viral loads against time after symptom onset accordingly with patient outcome. Regression lines are shown as light blue (discharged) or purple (deceased), with shading representing 95% CI. Pearson’s correlation coefficients and linear regression significance are colored accordingly. c, Viral load measured in discharged, deceased and high neutralizer (HN) patients. (HN, n=6; discharged, n=53; deceased, n=12). Each dot represents the viral load of a single individual at their maximum antibody titer over the disease course. One-way ANOVA corrected for multiple comparisons using Tukey’s method were used to determine significance. ***P=0.0005, **P=0066. d, Heat map correlation analysis between Anti-S IgG (OD450 nm) levels and plasma cytokine/chemokine measurements in discharged (n=146) or deceased (n=26) patients. Patients are arranged across columns based on anti-S IgG levels. Each row represents a cytokine/chemokine and is normalized by its maximum value (assigned value of 1). Color intensity indicates the relative cytokine concentration (log10) normalized against the same population across all subjects. k-means clustering was used to arrange patients and measurements. Significance was assessed by one-way ANOVA testing corrected for multiple comparisons using Tukey’s method. sCD40L, FGF2, IL-1β, IL-1RA, IL-2, IL-6, IL-12, MCSF, TNF-β, CCL1, TPO, IFN-L2 (P<.05); fractalkine, IL-4, IL-17F, CCL7, CXCL9, eotaxin2, CC17, SCF, TSLP, IL-33 (P<.01); GCSF, IFN-α, IFN-γ, IL-8, IL-10, IL-15, CXCL10, CCL2, TGF-α, TNF-α, CCL8, CXCL13, CCL21, LIF, TRAIL, CCL27 (P<0.001). ***P<.001 **P<.01, *P<.05. CI, confidence interval; NS, not significant; OD, optical density.

 

 

Figure 3: Neutralizing antibody temporal dynamics distinguish discharged and deceased patients with COVID-19.

figure3

a–e, Longitudinal neutralization assay using wild-type SARS-CoV-2. a, Frequency of neutralizers, n=83. b, Neutralization capacity among discharged (light blue), deceased (purple) and high neutralizer (HN) (red) patients at the experimental six-fold serially dilutions (from 1:3 to 1:2,430). HCWs, below the threshold for anti-S/RBD ELISA, were used as negative controls. Post 1 vaccine dose, 28 d after 1 vaccine dose. Post 2 vaccine dose, 7 d after 2 vaccine dose. (HCWs, n=22; discharged, n=41; deceased, n=37; HN, n=13; post 1 vaccine dose, n=9; post 2 vaccine dose, n=7). Pearsons correlation analysis were used to accessed significance. HN: r2 0.785, P (two-tailed) 0.0185; discharged: r2 0.438, P (two-tailed) 0.1516; deceased: r2 0.437, P (two-tailed) 0.1524; Post 1 vaccine dose: r2 0.424, P (two-tailed) 0.1609; post 2 vaccine dose: r2 0.822, P (two-tailed) 0.0126. c, Maximum neutralization titer (PRNT50) per patient according to clinical severity scale as described in Methods. CS, clinical score. One-way ANOVA corrected for multiple comparisons using Tukey’s method was used to determine significance. *P=0.0213. d, Longitudinal data plotted over time of neutralization capacity among discharged (light blue), deceased (purple) and HN (red) patients at the experimental six-fold serially dilutions (from 1:3 to 1:2,430). Lines indicates cross-sectional averages from each group, with shading representing 95% CI and colored accordingly. e, Average of days from symptom onset to reach 50% of neutralization at each experimental serum dilution among groups. CI, confidence interval; NS, not significant.

 

我々は次に,サイトカインおよびケモカインレベルとウイルス特異的抗体産生との間に可能性のある相関関係を評価した.退院患者では,抗S IgGと,sCD40LIL-8CCL17eotaxin2を含む,いくつかのケモカインや成長因子,組織修復メディエーターとの間に正の相関関係が認められ(Figure 2d),COVID-19から回復したこれらの患者で最近観察された”保護シグネチャー(protective signature)”と一致していた(ref. 8)さらに,退院患者では,IFN-IIFN-IIIFN-IIIIL-1IL-6IL-17IL-10など,これまで疾患転帰不良や死亡と関連していた血漿炎症マーカーと抗S IgGとの間に負の相関が見られたFigure 2d一方,死亡患者では,抗S IgGレベルと血漿サイトカインおよびケモカインとの相関はほとんど見られなかった(Figure 2d

Early neutralizing antibodies correlate with COVID-19 recovery:

S/RBD IgG抗体の産生は,一般的にウイルスの中和と関連しており13),動物モデルでは,ワクチン接種後のSARS-CoV-2感染に対する防御と関連していた20)21).我々は次に,SARS-CoV-2に対して産生されるNAbsの動態を評価するために,抗S IgG抗体価の範囲(450nmにおける光学濃度[OD450nm]0.292.50)の患者を対象に野生型SARS-CoV-2を用いた中和アッセイを行った.発症後1週間以内測定が1回しかない患者は解析に含まれていない; RT-qPCRSARS-CoV-2が陰性のHCWsのサンプルはコントロールサンプルとして使用され,抗S/RBD ELISAの閾値以下であった.これまでの研究では,1:1,000以上の力価を持つ強力な中和能力を持つCOVID-19回復期患者の頻度は低いと報告されている13).実際,我々のコホートでは,患者の89%が疾患の経過中に何らかの中和能力を示したが,入院患者の7484%が低希釈率(1:101:90力価)でのみ中和活性を示し,高希釈率(1:8101:2,430力価)で中和活性を示した患者は621%に過ぎなかった(Figure 3a, bおよびExtended Data Figure 4a, b).また,入院していない軽症者では,1:9031%),1:2704%)の低希釈率でも中和レベルが低かった(Extended Data Figure 4b).この層別化に基づき,中和力価が> 1:810の患者を高中和力者(high neutralizers)とした.入院患者の全体的な最大中和レベルは,mRNAワクチンの初回投与を受けた28日後のワクチン接種ボランティアと同様であった.2回目のワクチン接種から7日後の中和力価は,中和能力の高い感染者と同様であり,一般の入院患者コホートよりも有意に高かった.50%プラーク減少中和力価(PRNT50: plaque reduction half-maximal neutralizing titer)は,患者の17.5%が検出不能であったのに対し,PRNT501:270の患者は19.5%1:810の患者はわずか1.3%であった.注目すべきことに,疾患の経過に伴う中和の最大レベルで測定されたPRNT50レベルは,疾患の重症度で層別された入院患者の間で有意な差はなかった(Figure 3c.このような入院患者のPRNT50パターンは,最近報告されたデータ22)と一致している.一方,死亡患者では,中等症患者(重症ではなく)に比べると,PRNT50が減少していた(Figure 3c

注目すべきことに,今回の縦断解析では,退院患者の方が死亡患者よりもNAbの動態が速く,ピークも高かった.退院患者は発症後9日目頃に1:90力価で中和が50%に達したのに対し,死亡患者は1週間後に1:30力価,2週間後に1:90力価でピークを迎えた(Figure 3d, eおよびExtended Data Figure 4c).我々はそれから,高中和力患者,退院患者,死亡患者それぞれの中和が50%に達した時の抗S IgG抗体価,抗RBD IgG抗体価,ウイルス量のそれぞれの最大値を比較した.退院患者と死亡患者の間に有意な差は見られなかった(Extended Data Figure 4d).最大NAb力価は同等であるにもかかわらず,時間的に異なる抗体の動態(distinct temporal antibody dynamics)が疾患の臨床転帰と強く関連していた高中和力患者は,最初のサンプリング(発症後5日目)で抗RBD IgGおよびNAbレベルが最大となり,入院中も高レベルを維持した(Figure 2b高中和力患者は,死亡患者や退院患者と比較すると,抗体レベルが最大となった時点で測定した鼻腔ウイルスRNA量がより低かった(Figure 2c

最後に我々は,NAb産生のタイミングが疾患の経過と相関しているかどうかを調べた.我々のコホートでは,患者の54.6%1:90力価で> 50%の中和活性を有していたが,1:270では19.8%に過ぎなかった.次に,発症してから14日以内に1:90力価のNAbレベルで> 50%の中和活性を獲得した患者(早期)と,そうでない患者(後期)に分けた(Figure 4a).早期中和活性は年齢やBMIbody mass index)とは相関せず,男性と女性の頻度も早期中和患者と後期中和患者の間で有意な差はなかった(Figure 4b).それにもかかわらず,早期のNAb産生は,疾患進行が悪化し死亡率が高かった後期中和患者よりも,臨床症状の改善や死亡率の低下と相関していたFigure 4c, dさらに,疾患の経過中に到達した最大ウイルス量は,早期中和患者の方が少なかったFigure 4eこれらのデータを総合すると,臨床経過や転帰は,疾患の経過中に産生されたNAbレベルではなく,NAb産生のタイミングと相関していることが示唆される

 

 

Figure 4: Early neutralizing antibodies correlate with better COVID-19 clinical trajectory.

figure4

Patient stratification by early NAb capacity, based on levels of anti-S IgG, PRNT50 titers and days from symptom onset. a, Cohort overview by IgG anti-S titers (three external circles) and NAb production (internal circle). Frequency of patients in each level is indicated in light gray. Frequency of early and late neutralizers stratified based on days from symptom onset at 1:90 dilution is indicated in black. *Frequency of patients with NAb capacity over the disease course in patients with high levels of anti-S IgG. b, Distribution of age, BMI and frequency of males and females between early (>50% neutralization activity in 1:90 titer before day 14 after symptom onset) or late (<50% neutralization activity in 1:90 titer before day 14 after symptom onset) neutralizers, as determined in a. c, Disease progression measured by clinical severity score for patients in each group. The lines represent the mean ± s.e.m for each group and are ordered by the collection time points for each patient, with regular collection intervals of 3–4 d. Shade represents 95% CI and is colored accordingly. d, Percentage of mortality in each group (early neutralizers, n=27; late neutralizers, n=45). e, Viral load measured by nasopharyngeal (Np) swabs plotted as log10 of genome equivalents (GEs) in early and late neutralizers (early neutralizers, n=21; late neutralizers, n=28). Each dot represents a single individual at their maximum antibody titer over the disease course. Box analysis with minimum and maximum represented for each group. Horizontal bar indicates mean values. Significance was accessed using unpaired t-test. *P (two-tailed) = 0.0467. CI, confidence interval.

 

Discussion

ウイルス特異的抗体反応の動態は,感染を通して急速に変化する.MERSSARS-CoV-1SARS-CoV-2など,さまざまなコロナウイルスに感染した患者では,液性応答の大きさが疾患重症度と相関する(refs. 16, 17, 18, 18, 19).また,SARS-CoV-2感染症を調査した結果,重症COVID-19患者では,SARS-CoV-2特異的抗体レベルが相対的に高いことがわかった23)24)25).また,液性応答の大きさに加えて,SARS-CoV-2抗原標的の多様性が重症COVID-19に対する防御に役割を果たしているかどうかを検討した研究もある(refs. 26, 27)

今回の解析では,COVID-19患者血清の縦断的サンプリングによって,液性応答動態の違いが致死性COVID-19からの防御にも役割を果たしている可能性を示唆している.具体的には,ウイルス制御と臨床転帰を改善するためには,中和抗体ができるまでの期間が重要である(critical time windowことが示唆された

その結果,退院患者と死亡患者では,抗体の動態が異なることがわかった.死亡患者では,臨床経過の後半で高いレベルに達したにもかかわらず,抗体動態は遅延していた.縦断的な解析を行った最近の研究でも,COVID-19の死亡患者では液性免疫応答が遅延し,不完全であることが報告されている(ref. 28).今回の研究は,退院患者と死亡患者の間のセロコンバージョン動態が,それぞれより早いウイルス制御およびウイルス排出の長期化など,ウイルスクリアランスに直接影響を与えることを示し,これらの観察結果を裏付け,さらに発展させた.さらに,退院患者では,抗S IgG抗体と血漿中の炎症マーカーとの間に負の相関関係が認められ,特にCOVID-19患者では重篤な炎症症状が認められるという我々の以前の研究結果(ref. 8)を照らし合わせると,これらの患者を免疫病理(immunopathology)から守るために抗体が果たす役割の可能性が明らかになった.どういうわけか(somewhat),死亡患者では,抗S IgGと組織修復成長因子(protective tissue repair growth factors)との間の相関が失われていることが観察され,抗ウイルス抗体の防御が機能していないことがわかった.我々のデータは,致死性疾患において抗体の防御が失われているのは,発現が遅延しているためであることを示唆している.

今回の研究の結果,発症してから14日以内に発現したNAb反応は回復と相関していたが,それ以降に発現したNAbはこの防御効果を失っているようであったCOVID-19患者において,この時期以降に産生された抗体が,ウイルスクリアランスと患者の回復を促進できない理由は明らかではない.我々は,免疫優位の組織(immune-privileged tissues)への感染が確立することによって,ウイルスがある時期を過ぎると抗体にアクセスできなくなるのではないかと推測しているあるいは,抗体を介した免疫病理(antibody-mediated immunopathology)によって疾患が進行することも考えられる.例えば,重症COVID-19患者の抗体は,高レベルの非フコシル化IgG1を含む炎症促進性Fc修飾シグネチャーを示しており(ref. 29),これが病的反応を引き起こす可能性がある.これらの知見や,免疫病理における抗体の役割の可能性と一致して,我々のデータは,COVID-19患者の抗S抗体レベルは(抗RBD抗体ではなく),重症度,入院の長さ,挿管の長さ,および疾患の様々な臨床パラメータと相関していることが示された.さらに,抗S IgGレベルは,同程度のウイルス量と発症からの日数をマッチさせた場合,COVID-19の重症度と相関していた.遅延性抗体反応不全(late antibody responses)のの正確なメカニズムと,抗S IgGの潜在的な免疫学的役割については,今後の研究が必要である.

最近のSARS-CoV-2感染患者の死後組織解析では,Tfh細胞の非効率的な生成を含む胚中心誘導不良(defective induction of germinal centers)が示唆されている30).これらのデータは我々の観察結果と一致する.しかし,今回の解析では二次リンパ組織を分離していないため,リンパ節におけるB細胞集団の動態を評価することができなかった.このことが,患者コホート間で液性応答の動態に一般的な違いが見られたにもかかわらず,B細胞の動態に違いが見られなかった理由と考えられる.退院した患者(死亡患者ではなく)において,抗S IgGTfhの間に正の相関関係が認められた.

COVID-19患者の緊急治療法として,回復期血漿の使用が提案されている.しかし,血漿療法の有効性を評価するために行われた大規模臨床試験では,明確な効果が認められなかった31)32)33)34)35).これは,おそらくドナープールの中和能力にばらつきがあったためと考えられる.この問題を解決するために,回復期患者から分離したB細胞からクローニングされた強力な中和モノクローナル抗体がCOVID-19治療薬として提案された.しかし,最近行われたモノクローナル抗体の大規模臨床試験では,後期重症患者(late-stage severe disease)や入院中の患者に投与しても改善が見られなかった36); Regeneron社による臨床試験でも同様の結果であった36)37)38).新規感染者を対象とした早期における臨床試験では,有望な結果が得られている39)我々の結果では,発症から14日以内に認められた抗S抗体または中和抗体が,疾患経過の改善と相関することが示されたこれらのデータから,抗体療法はこの2週間以内に行うのが最も効果的であると考えられる

 

 

References

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