Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology66410.36233/0507-4088-151ORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleAssesment of specific T-cell immunity to SARS-CoV-2 virus antigens in COVID-19 reconvalescentsОпределение специфического Т-клеточного иммунитета к антигенам вируса SARS-CoV-2 у людей, переболевших COVID-19https://orcid.org/0000-0003-3480-6873BlyakherMaria S.БляхерМария Сергеевна
Russian Federation

D. Sci. (Med.), Professor, Head Laboratory, Department of immunology

д.м.н., профессор, руководитель лаборатории отдела иммунологии

maria.s.b@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0335-2752FedorovaIrina M.ФедороваИрина Михайловна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), leading researcher, Department of immunology

к.м.н., в.н.с. отдела иммунологии

vestnik-07@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1969-4009TulskayaElena A.ТульскаяЕлена Анатольевна
Russian Federation

Cand. Sci. (Biol.), leading researcher, Department of immunology

к.б.н., в.н.с. отдела иммунологии

etul@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6191-260XKapustinIvan V.КапустинИван Всеволодович
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), leading researcher, Department of immunology

к.м.н., в.н.с. отдела иммунологии

maria.s.b@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1878-2234KotelevaSvetlana I.КотелеваСветлана Игоревна
Russian Federation

к.м.н, в.н.с. отдела иммунологии

Cand. Sci. (Med.), leading researcher, Department of immunology

felileo@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9314-3312RamazanovaZarema K.РамазановаЗарема Керимовна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), leading researcher, Department of immunology

к.м.н., в.н.с. отдела иммунологии

rzarema@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5895-2520OdintsovEvgeny E.ОдинцовЕвгений Евгеньевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), leading researcher, Department of immunology

к.м.н., с.н.с. отдела иммунологии

rinocerus@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4548-9888SandalovaSvetlana V.СандаловаСветлана Вячеславовна
Russian Federation

Researcher, Department of immunology

н.с. отдела иммунологии

s.sandalova74@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0307-4561NovikovaLidia I.НовиковаЛидия Ивановна
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.), Head Laboratory, Department of immunology

к.м.н., руководитель лаборатории отдела иммунологии

vestnik-07@mail.ruG.N. Gabrichevsky Moscow Research Institute of Epidemiology and MicrobiologyФБУН «Московский НИИ эпидемиологии и микробиологии имени Г.Н. Габричевского» Роспотребнадзора0712202267652753726122022Copyright ©; 2022, Blyakher M.S., Fedorova I.M., Tulskaya E. ., Kapustin I.V., Koteleva S.I., Ramazanova Z.K., Odintsov E.E., Sandalova S.V., Novikova L.I.Copyright ©; 2022, Бляхер М.С., Федорова И.М., Тульская Е.А., Капустин И.В., Котелева С.И., Рамазанова З.К., Одинцов Е.Е., Сандалова С.В., Новикова Л.И.2022Blyakher M.S., Fedorova I.M., Tulskaya E. ., Kapustin I.V., Koteleva S.I., Ramazanova Z.K., Odintsov E.E., Sandalova S.V., Novikova L.I.Бляхер М.С., Федорова И.М., Тульская Е.А., Капустин И.В., Котелева С.И., Рамазанова З.К., Одинцов Е.Е., Сандалова С.В., Новикова Л.И.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/664

Introduction. The development of the COVID-19 pandemic has stimulated the scientific research aimed at studying of the mechanisms of formation the immunity against SARS-CoV-2. Currently, there is a need to develop a domestic simple and cost-effective specific method suitable for monitoring of T-cell response against SARS-CoV-2 in reconvalescents and vaccinated individuals.

Aim: Development of a screening method for evaluation specific T-cell immunity against SARS-CoV-2.

Materials and methods. Total 40 individuals who had mild to moderate COVID-19 and 20 healthy volunteers who did not have a history of this disease were examined. The presence and levels of IgG and IgM antibodies to SARS-CoV-2 were identified in participant’s sera by ELISA using the diagnostic kits from JSC “Vector-Best” (Novosibirsk, Russian Federation). Antigenic stimulation of mononuclear cells was carried out on commercial plates with adsorbed whole-virion inactivated SARS-CoV-2 antigen (State Research Center of Virology and Biotechnology VECTOR Novosibirsk, Russian Federation). The concentration of IFN-γ was measured in ELISA using the test systems from JSC “Vector-Best” (Novosibirsk, Russian Federation). The immunophenotyping of lymphocytes was performed on a flow cytometer Cytomics FC500 (Beckman Coulter, USA). Statistical data processing was carried out using the Microsoft Excel and STATISTICA 10 software package.

Results. Stimulation of mononuclear cells isolated from the peripheral blood with whole-virion inactivated SARS-CoV-2 antigen fixed at the bottom of the wells of a polystyrene plate showed a significantly higher median response in terms of IFN-γ production in 40 people who had history of COVID-19 compared to 20 healthy blood donors (172.1 [34.3–575.1] pg/ml versus 15.4 [6.9–25.8] pg/ml, p < 0.0001).

There was no difference in median IFN-γ levels in supernatants collected from unstimulated mononuclear cells from COVID-19 reconvalescents and healthy donors (2.7 [0.4–11.4] pg/ml versus 0.8 [0.0–23.3] pg/ml, p < 0.05). The overall sensitivity and specificity of this method were 73% (95% CI 58–88%) and 100% (95% CI 100–100%), respectively, at a cut-off of 50 pg/ml.

Conclusion. The developed method for assessment of the cellular immune response to SARS-CoV-2 can be used as a screening method for monitoring the T-cell response in a population against a new coronavirus infection in recovered people.

Введение. Развитие пандемии, связанной с COVID-19, послужило стимулом к научным исследованиям, направленным на изучение механизмов формирования иммунитета против SARS-CoV-2. В настоящее время имеется необходимость разработки отечественного специфичного, несложного и экономичного метода, пригодного для мониторинга в популяции Т-клеточного ответа в отношении SARS-CoV-2 у переболевших и вакцинированных людей.

Цель работы заключалась в отработке скринингового метода оценки специфического Т-клеточного иммунитета в отношении SARS-CoV-2.

Материалы и методы. Обследованы 40 человек, перенёсших COVID-19 лёгкой или средней степени тяжести, и 20 здоровых добровольцев, не имевших в анамнезе данного заболевания. Серологические исследования по наличию и уровню антител класса IgG и IgM к SARS-CoV-2 проводили методом ИФА на тест-системах АО «Вектор-Бест». Антигенную стимуляцию мононуклеаров проводили на коммерческих планшетах с сорбированным цельновирионным инактивированным антигеном SARS-CoV-2 (ФБУН ГНЦ «Вектор», Россия). Концентрацию IFN-γ определяли методом ИФА на тест-системах АО «Вектор-Бест». Иммунофенотипирование лимфоцитов проводили на проточном цитометре Cytomics FC500 (Beckman Coulter, США). Статистическую обработку данных осуществляли с помощью пакета программ Microsoft Excel и Statistica 10.

Результаты. Стимуляция цельновирионным инактивированным антигеном SARS-CoV-2, фиксированным на дне лунок полистиролового планшета, мононуклеарных клеток, выделенных из периферической крови доноров, показала значительно более высокий медианный ответ по продукции IFN-γ у 40 человек, перенёсших COVID-19, по сравнению с 20 здоровыми донорами крови (172,1 [34,3–575,1] пг/мл против 15,4 [6,9–25,8] пг/мл, р < 0,0001). Не было различий в медианном уровне IFN-γ в супернатантах, собранных с нестимулированных мононуклеарных клеток от переболевших COVID-19 и здоровых доноров (2,7 [0,4–11,4] пг/мл против 0,8 [0,0–23,3] пг/мл; р < 0,05). Общая чувствительность и специфичность метода составляли 73% (95% доверительный интервал (ДИ) 58–88%) и 100% (95% ДИ 100–100%) соответственно при пороговом значении 50 пг/мл.

Заключение. Разработанный способ определения клеточного иммунного ответа на SARS-CoV-2 может быть использован в качестве скринингового для мониторинга в популяции Т-клеточного ответа в отношении новой коронавирусной инфекции у переболевших людей.

T-cell immunitySARS-CoV-2 antigensIFN-γ productionscreeningwhole virion inactivated antigencellular immune responseТ-клеточный иммунитетантигены SARS-CoV-2продукция IFN-γскринингцельновирионный инактивированный антигенклеточный иммунный ответГосударственный бюджетThe state budgetSoresina A., Moratto D., Chiarini M., Paolillo C., Baresi G., Foca E., et al. Two X-linked agammaglobulinemia patients develop pneumonia as COVID-19 manifestation but recover. Pediatr. Allergy Immunol. 2020; 31(5): 565–9. https://doi.org/10.1111/pai.13263Mathew D., Giles J.R., Baxter A.E., Oldridge D.A., Greenplate A.R., Wu J.E., et al. COVID-19 patients reveals distinct immunotypes with therapeutic implications. Science. 2020; 369(6508): 1209. https://doi.org/10.1126/science.abc8511Peng Y., Mentzer A.J., Liu G., Yao X., Yin Z., Dong D., et al. Broad and strong memory CD4(+) and CD8(+) T cells induced by SARS-CoV-2 in UK convalescent individuals following COVID-19. Nat. Immunol. 2020; 21(11): 1336–45. https://doi.org/10.1038/s41590-020-0782-6Ni L., Ye F., Cheng M.L., Feng Y., Deng Y.Q., Zhao H., et al. Detection of SARS-CoV-2-specific humoral and cellular immunity in COVID-19 convalescent individuals. Immunity. 2020; 52(6): 971 7. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.04.023Grifoni A., Weiskopf D., Ramirez S.I., Mateus J., Dan J.M., Moderbacher C.R., et al. Targets of T Cell responses to SARS-CoV-2 coronavirus in humans with COVID-19 disease and unexposed individuals. Cell. 2020; 181(7): 1489–501. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.015Braun J., Loyal L., Frentsch M., Wendisch D., Georg P., Kurth F., et al. SARS-CoV-2-reactive T cells in healthy donors and patients with COVID-19. Nature. 2020; 587(7833): 270–4. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2598-9Gimenez E., Albert E., Torres I., Remigia M.J., Alcaraz M.J., Galindo M.J., et al. SARS-CoV-2-reactive interferon-gamma-producing CD8+ T cells in patients hospitalized with coronavirus disease. J. Med. Virol. 2021; 93(1): 375–82. https://doi.org/10.1002/jmv.26213Le Bert N., Tan A.T., Kunasegaran K., Tham C.Y.L., Hafezi M., Chia A., et al. SARS-CoV-2-specific T cell immunity in cases of COVID-19 and SARS, and uninfected controls. Nature. 2020; 584(7821): 457–62. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2550-zPeng Y., Mentzer A.J., Liu G., Yao X., Yin Z., Dong D., et al. Broad and strong memory CD4+ and CD8+ T cells induced by SARS-CoV-2 in UK convalescent individuals following COVID-19. Nat. Immunol. 2020; 21(11): 1336–45. https://doi.org/10.1038/s41590-020-0782-6Thieme C.J., Anft M., Paniskaki K., Blazquez-Navarro A., Doevelaar A., Seibert F.S., et al. Robust T cell response toward spike, membrane, and nucleocapsid SARS-CoV-2 proteins is not associated with recovery in critical COVID-19 Patients. Cell Rep. Med. 2020; 1(6): 100092. https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2020.100092Oja A.E., Saris A., Ghandour C.A., Kragten N.A.M., Hogema B.M., Nossent E.J., et al. Divergent SARS-CoV-2-specific T and B cell responses in severe but not mild COVID-19. bioRxiv. 2020; Preprint. https://doi.org/10.1101/2020.06.18.159202Auladell M., Jia X., Hensen L., Chua B., Fox A., Nguyen T.H.O., et al. Recalling the future: immunological memory toward unpredictable influenza viruses. Front. Immunol. 2019; 10: 1400. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01400Robbiani D.F., Gaebler C., Muecksch F., Lorenzi J.C.C., Wang Z., Cho A., et al. Convergent antibody responses to SARS-CoV-2 in convalescent individuals. Nature. 2020; 584(7821): 437–42. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2456-9Folegatti P.M., Ewer K.J., Aley P.K., Angus B., Becker S., Belij-Rammerstorfer S., et al. Safety and immunogenicity of the ChAdOx1 nCoV-19 vaccine against SARS-CoV-2: a preliminary report of a phase 1/2, single-blind, randomised controlled trial. Lancet. 2020; 396(10249): 467–78. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31604-4Logunov D.Y., Dolzhikova I.V., Zubkova O.V., Tukhvatullin A.I., Schleblyakov D.V., Dzharullaeva A.S., et al. Safety and immunogenicity of an rAd26 and rAd5 vector-based heterologous prime-boost COVID-19 vaccine in two formulations: two open, non-randomised phase 1/2 studies from Russia. Lancet. 2020; 396(10255): 887–97. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31866-3Liu J., Li S., Liu J., Liang B., Wang X., Wang H., et al. Longitudinal characteristics of lymphocyte responses and cytokine profiles in the peripheral blood of SARS-CoV-2 infected patients. EBioMedicine. 2020; 55: 102763. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2020.102763Poteryaev D.A., Abbasova S.G., Ignat’eva P.E., Strizhakova O.M., Kolesnik S.V., Khamitov R.A. Assessment of T-cell immunity to SARS-CoV-2 in COVID-19 convalescents and vaccinated subjects, using TigraTest® SARS-CoV-2 ELISPOT kit. BIOpreparaty. Profilaktika, diagnostika, lechenie. 2021; 21(3): 178–92. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2021-21-3-178-192 (in Russian)Потеряев Д.А., Аббасова С.Г., Игнатьева П.Е., Стрижакова О.М., Колесник С.В., Хамитов Р.А. Оценка Т-клеточного иммунитета к SARS-CoV-2 у переболевших и вакцинированных против COVID-19 лиц с помощью ELISPOT набора ТиграТест® SARS-CoV-2. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2021; 21(3): 178–92. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2021-21-3-178-192Youden W.J. Index for rating diagnostic tests. Cancer. 1950; 3(1): 32–5. https://doi.org/10.1002/1097-0142(1950)3:1<32:aid-cncr2820030106>3.0.co;2-3Solano C., Benet I., Clari M.A., Nieto J., de la Cámara R., López J., et al. Enumeration of cytomegalovirus-specific interferon gamma CD8+ and CD4+ T cells early after allogeneic stem cell transplantation may identify patients at risk of active cytomegalovirus infection. Haematologica. 2008; 93(9): 1434–6. https://doi.org/10.3324/haematol.12880de Araújo-Souza P.S., Hanschke S.C.H., Nardy A.F.F.R., Sécca C., Oliveira-Vieira B., Silva K.L., et al. Differential interferon-γ production by naive and memory-like CD8 T cells. J. Leukoc. Biol. 2020; 108(4): 1329–37. https://doi.org/10.1002/JLB.2AB0420-646RMurugesan K., Jagannathan P., Pham T.D., Pandey S., Bonilla H.F., Jacobson K., et al. Interferon-γ release assay for accurate detection of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 T-cell response. Clin. Infect. Dis. 2021; 73(9): 3130–2. https://doi.org/10.1093/cid/ciaa1537Fernández-González M., Agulló V., Padilla S., García J. A., García-Abellán J., Botella Á., et al. Clinical performance of a standardized severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) interferon-γ release assay for simple detection of T-cell responses after infection or vaccination. Clin. Infect. Dis. 2022; 75(1): e338–46. https://doi.org/10.1093/cid/ciab1021Echeverría G., Guevara Á., Coloma J., Ruiz A.M., Vasquez M.M., Tejera E., et al. Pre-existing T-cell immunity to SARS-CoV-2 in unexposed healthy controls in Ecuador, as detected with a COVID-19 interferon-gamma release assay. Int. J. Infect. Dis. 2021; 105: 21–5. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2021.02.034Cibrián D., Sánchez-Madrid F. CD69: from activation marker to metabolic gatekeeper. Eur. J. Immunol. 2017; 47(6): 946–53. https://doi.org/10.1002/eji.201646837Chen Z.Y., Wang L., Gu L., Qu R., Lowrie D.B., Hu Z., et al. Decreased expression of CD69 on T Cells in tuberculosis infection resisters. Front. Microbiol. 2020; 11: 1901. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.01901Murata K., Hoshina T., Onoyama S., Tanaka T., Kanno S., Ishimura M., et al. Reduction in the number of Varicella-Zoster virus-specific T-Cells in immunocompromised children with varicella. Tohoku J. Exp. Med. 2020; 250(3): 181–90. https://doi.org/10.1620/tjem.250.181Muntasell A., Costa-Garcia M., Vera A., Marina-Garcia N., Kirschning C.J., López-Botet M. Priming of NK cell anti-viral effector mechanisms by direct recognition of human cytomegalovirus. Front. Immunol. 2013; 4: 40. https://doi.org/10.3389/fimmu.2013.00040Della Chiesa M., De Maria A., Muccio L., Bozzano F., Sivori S., Moretta L. Human NK cells and herpesviruses: mechanisms of recognition, response and adaptation. Front. Microbiol. 2019; 10: 2297. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02297Varchetta S., Mele D., Oliviero B., Mantovani S., Ludovisi S., Cerino A., et al. Unique immunological profile in patients with COVID-19. Cell. Mol. Immunol. 2021; 18(3): 604–12. https://doi.org/10.1038/s41423-020-00557-9