Factores inmunogenéticos y respuesta inmunológica en pacientes Covid-19

Abstract

La infección por el nuevo coronavirus SARS-CoV-2 ha generado muchas incógnitas del papel del sistema inmunitario en la patología y resolución de la infección. La COVID-19 produce un desequilibrio inmunológico caracterizado por linfopenia, así como elevación de marcadores bioquímicos de inflamación y citoquinas, pudiendo desembocar en tormenta de citoquinas y enfermedad más grave. Por otro lado, el sistema inmunitario está formado por multitud de células y proteínas que intervienen en el transcurso de una infección viral, participando tanto en la inmunidad innata como adaptativa. Todos estos factores intervienen en la evolución de la infección, siendo determinantes en la gravedad de esta. Objetivos Se buscó determinar el perfil inmunológico e inmunogenético de los pacientes COVID- 19 y su relación con la gravedad de la enfermedad: - En una primera parte se estudió y caracterizó el perfil linfocitario de pacientes con COVID-19, determinando la frecuencia de las subpoblaciones linfocitarias en pacientes hospitalizados. Además, se analizó el perfil funcional (activación y agotamiento) de estas subpoblaciones linfocitarias. Todo ello se relacionó con parámetros bioquímicos y clínicos de pacientes con distinto grado de severidad por COVID-19 - Posteriormente, nos centramos en el papel de la inmunogenética. Estudiamos los sistemas polimórficos HLA y MICA. Buscamos alelos que puedan explicar la susceptibilidad o protección frente a la infección y la gravedad de la COVID-19. - Por último, junto con el desarrollo de las vacunas para combatir la COVID-19, estudiamos la respuesta inmunitaria humoral y celular en individuos vacunados con la vacuna mRNA-1273 de Moderna. Además, analizamos el papel de las moléculas HLA de clase II en la respuesta humoral en vacunados con mRNA- 1273. Materiales y Métodos Para el estudio de las subpoblaciones linfocitarias se utilizó una población de 144 pacientes ingresados por COVID-19. Se les clasificó en función de gravedad y se realizó un análisis de subpoblaciones linfocitarias mediante citometría de flujo multiparamétrica, determinando las subpoblaciones afectadas y su estado funcional. Además, se creó una base de datos con los distintos marcadores de inflamación y de gravedad. Todos estos parámetros fueron analizados y relacionados entre sí para determinar marcadores de pronóstico. En el estudio de inmunogenética incluimos 483 pacientes de COVID-19 con distintos grados de severidad. Se realizó le tipaje de alta resolución para los alelos HLA y determinación de los alelos STR de MICA. Posteriormente comparamos las frecuencias alélicas entre los distintos grupos de gravedad y grupo control. Para finalizar, obtuvimos 601 muestras de individuos vacunados con mRNA-1273 y que no pasaron previamente la infección por SARS-CoV-2. Se determinó la respuesta humoral y celular y, se clasificaron en tres grupos en función del grado de respuesta. Por último, se seleccionaron 30 individuos de cada grupo y se les realizó el tipaje HLA de clase II. Resultados El análisis de la linfopenia mostró una disminución de las subpoblaciones linfocitarias T CD4+ y CD8+. El estudio de las subpoblaciones T helper mostró una afectación de la mayoría de ellas con una marcada disminución de linfocitos Th1, un aumento de linfocitos Th0 y bajo grado de activación linfocitaria. Los pacientes más graves presentaron mayor grado de linfopenia y neutrofilia junto a una mayor expresión de marcadores de activación y agotamiento en linfocitos T. En lo referente a la inmunogenética, los resultados del tipaje HLA no mostraron ninguna asociación con el riesgo, protección o gravedad en la infección por SARS-CoV-2. En el análisis de las moléculas MICA se determinó que el alelo MICA*A9 está asociado a infección y a enfermedad moderada. Finalmente, en el estudio de la respuesta inmunitaria en individuos vacunados con mRNA-1273, hubo una respuesta humoral general en la que destaca una gran amplitud. El estudio celular arrojó una respuesta del 86% que se relacionó positivamente con la magnitud de respuesta humoral. Por último, el alelo HLA-DRB1*07:01 y haplotipo HLADRB1* 07:01~DQA1*02:01~DQB1*02:02 se relacionaron con una respuesta humoral más intensa. Conclusiones - El mal control de la infección por SARS-CoV-2 se caracteriza por linfopenia con disminución marcada de linfocitos Th1, aumento de linfocitos Th0 y un bajo grado de activación linfocitaria. - Los alelos y haplotipos HLA no se relacionan con la susceptibilidad o gravedad en la infección por SARS-CoV-2. - El alelo MICA*A9 un factor de riesgo de infección y gravedad en la infección por SARS-CoV-2. - Hay respuesta humoral general en vacunados con mRNA-1273, similar a la observada en pacientes convaleciente de COVID-19. La respuesta celular se relaciona positivamente con el grado de respuesta humoral. - El alelo HLA-DRB1*07:01 y su haplotipo asociado, se relacionan positivamente con la generación de una respuesta humoral de más intensidad en vacunados con mRNA-1273.

Infection with the new SARS-CoV-2 coronavirus has generated many unknowns about the role of the immune system in the pathology and resolution of the infection. COVID- 19 produces an immune imbalance characterized by lymphopenia, elevated biochemical markers of inflammation and cytokines, which can lead to a cytokine storm and more severe disease. On the other hand, the immune system is made up of a multitude of cells and proteins that intervene in the course of a viral infection, participating in both innate and adaptive immunity. All these factors intervene in the evolution of the infection, being determinant in its severity. Objectives We set out to determine the immunologic and immunogenetic profile of patients with COVID-19 and its relationship to disease severity: - In the first part, the lymphocyte profile of patients with COVID-19 was studied and characterized, determining the frequency and functional profile (activation and exhaustion) of lymphocyte subpopulations in hospitalized patients. In addition, the lymphocyte subpopulations functional profile (activation and depletion) was analyzed. These data were related to biochemical and clinical parameters of patients with different degrees of COVID-19 severity. - Subsequently, we focused on the role of immunogenetics, studying the HLA and MICA polymorphic systems. We searched for alleles that could explain susceptibility or protection against infection and severity of COVID-19. - Finally, in conjunction with the development of COVID-19 vaccines, we studied the humoral and cellular immune response in individuals vaccinated with the Moderna mRNA-1273 SARS-CoV-2 vaccine. In addition, we analyzed the role of HLA class II molecules in the humoral response of those vaccinated with mRNA-1273. Materials and Methods A population of 144 patients admitted for COVID-19 was used to study lymphocyte subpopulations. They were classified according to their severity. Analysis of lymphocyte subpopulations was performed by multiparametric flow cytometry, determining the affected subpopulations and their functional status. In addition, a database was created with different markers of inflammation and disease severity. All these parameters were analyzed and related to each other to determine prognostic markers. In the immunogenetics study we included 483 COVID-19 patients with different degrees of severity. High resolution typing for HLA alleles and determination of MICA STR alleles were performed. Next, allele frequencies were compared between the different severity groups and the control group. Finally, we obtained 601 samples from individuals vaccinated with mRNA-1273 and not previously infected with SARS-CoV-2. Humoral and cellular responses were determined and classified into three groups according to the degree of response. In the end, 30 individuals were selected from each group and HLA class II typing was performed. Results Analysis of lymphopenia showed a decrease in CD4+ and CD8+ T cells. The study of T helper (Th) revealed alterations in most of them, with a marked decrease of Th1 cells. An increase in Th0 lymphocytes and a low degree of lymphocyte activation were also observed. More severe patients were characterized by a higher degree of lymphopenia and neutrophilia along with an increased expression of markers of activation and exhaustion in T lymphocytes. Regarding immunogenetics, HLA typing results showed no association with risk, protection, or severity of SARS-CoV-2 infection. In the analysis of MICA molecules, the MICA*A9 allele was associated with infection and moderate disease. Finally, in the study of the immune response in individuals vaccinated with mRNA-1273, a general humoral response of great amplitude was observed. The cellular study yielded a response of 86% which was positively related to the magnitude of humoral response. In the end, the HLA-DRB1*07:01 allele and HLADRB1* 07:01~DQA1*02:01~DQB1*02:02 haplotype were associated with a more intense humoral response. Conclusions - Poor control of SARS-CoV-2 infection is characterized by lymphopenia with a marked decrease in Th1 lymphocytes, an increase in Th0 lymphocytes and a low degree of lymphocyte activation. - HLA alleles and haplotypes are not associated with severity and susceptibility to SARS-CoV-2 infection. - MICA*A9 allele is a risk factor for SARS-CoV-2 infection and severity. - There is a general humoral response in mRNA-1273 vaccinees, similar to that observed in convalescent COVID-19 patients. The cellular response was positively related to the degree of humoral response. - The HLA-DRB1*07:01 allele and its associated haplotype are positively related to the generation of a more intense humoral response in those vaccinated with mRNA-1273.