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Gli anticorpi nel sangue subito dopo l’insorgenza di COVID-19 possono predire la gravità

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Gli anticorpi nel sangue subito dopo l'insorgenza di COVID-19 possono predire la gravità

Un’illustrazione dei corpi delle formiche che circondano un virus. Gli anticorpi sono proteine ​​a forma, grosso modo, di alberi a due rami. Sono prodotti dalle cellule immunitarie e secreti in risposta a cose che il corpo percepisce come estranee, come i patogeni microbici. Credito: Siarhei

Il sangue prelevato dai pazienti poco dopo che sono stati infettati da SARS-CoV-2, il virus che causa il COVID-19, potrebbe indicare chi ha maggiori probabilità di finire in ospedale, secondo uno studio condotto da ricercatori di Stanford Medicine.

“Abbiamo identificato un primo biomarcatore di rischio per la progressione verso sintomi gravi”, ha affermato Taia Wang, MD, Ph.D., assistente professore di malattie infettive e di microbiologia e immunologia. “E abbiamo scoperto che gli anticorpi provocati da un vaccino mRNA, in questo caso, quello di Pfizer, differiscono in modi importanti e benefici da quelli nelle persone infettate da SARS-CoV-2 che in seguito progrediscono verso sintomi gravi”. Il risultato potrebbe alla fine essere un test che, somministrato subito dopo un risultato positivo per COVID-19, aiuterebbe i medici a concentrare l’attenzione su coloro che probabilmente ne hanno più bisogno.

Un documento che descrive i risultati dello studio è stato pubblicato il 18 gennaio a Scienza Medicina traslazionale. Wang condivide la paternità senior con Gene Tan, Ph.D., assistente professore presso il J. Craig Venter Institute di La Jolla, in California. I principali coautori dello studio sono lo studioso post-dottorato di Stanford Saborni Chakraborty, Ph.D., e lo studente laureato Joseph Gonzalez.

“Il grave COVID-19 è in gran parte una malattia iperinfiammatoria, in particolare nei polmoni”, ha detto Wang. “Ci siamo chiesti perché una minoranza di persone sviluppa questa eccessiva risposta infiammatoria, quando la maggior parte delle persone non lo fa”.

Per scoprirlo, Wang e i suoi colleghi hanno raccolto campioni di sangue da 178 adulti risultati positivi al COVID-19 dopo aver visitato un ospedale o una clinica di Stanford Health Care. Al momento del test, i sintomi di questi individui erano universalmente lievi. Col passare del tempo, 15 partecipanti hanno sviluppato sintomi così gravi da portarli al pronto soccorso.

Gli anticorpi mostrano distinzioni

Analizzando gli anticorpi nei campioni di sangue prelevati dai partecipanti allo studio il giorno del test del coronavirus e 28 giorni dopo, i ricercatori hanno individuato alcune differenze notevoli tra coloro che hanno sviluppato sintomi gravi e quelli che non lo hanno fatto.

Gli anticorpi sono proteine ​​a forma, grosso modo, di alberi a due rami. Sono prodotti dalle cellule immunitarie e secreti in risposta a cose che il corpo percepisce come estranee, come i patogeni microbici. Una caratteristica sorprendente degli anticorpi è che i loro rami possono assumere una moltitudine di forme. La diversità spaziale ed elettrochimica risultante delle aree definite dai rami degli anticorpi e dalla loro intersezione è così grande che, nell’aggregato, gli anticorpi assumono tutti gli angoli.

Quando la forma e l’elettrochimica di un anticorpo sono complementari a una caratteristica di un agente patogeno, si fissa saldamente. A volte l’adesione non è nel punto giusto per impedire all’agente patogeno di fare i suoi affari nefasti. Gli anticorpi che legano gli agenti patogeni nei punti giusti, prevenendo l’infezione, sono chiamati anticorpi neutralizzanti.

In entrambi i casi, l’adesione risultante genera quello che viene chiamato un complesso immunitario, attirando le cellule immunitarie nel sito.

I ricercatori hanno scoperto che mentre molti partecipanti i cui sintomi sono rimasti lievi avevano livelli sani di anticorpi neutralizzanti contro SARS-CoV-2 sin dall’inizio, i partecipanti che sono stati ricoverati in ospedale avevano inizialmente livelli minimi o non rilevabili di anticorpi neutralizzanti, sebbene le loro cellule immunitarie abbiano iniziato a pompare li fuori più tardi nel corso dell’infezione.

Una seconda scoperta riguardava un aspetto strutturale spesso trascurato dei “tronchi” degli anticorpi: sono decorati con catene di vari tipi di molecole di zucchero collegate tra loro. La composizione di queste catene di zucchero ha un effetto su quanto sarà infiammatorio un complesso immunitario.

Molti tipi di cellule immunitarie hanno recettori per questo tronco di anticorpi rivestito di zucchero. Questi recettori distinguono tra le molecole di zucchero degli anticorpi, aiutando a determinare quanto ferocemente rispondono le cellule immunitarie. Una scoperta chiave del nuovo studio è stata che nei partecipanti che sono passati a COVID-19 grave, le catene di zucchero su alcuni anticorpi mirati alla SARS-CoV2 erano carenti di una varietà di zucchero chiamato fucosio. Questa carenza era evidente il giorno in cui questi “progressori” sono risultati positivi per la prima volta. Quindi, non era il risultato di una grave infezione, ma l’ha preceduta.

Inoltre, le cellule immunitarie in questi pazienti presentavano livelli eccessivamente alti di recettori per questi tipi di anticorpi privi di fucosio. Tali recettori, chiamati CD16a, sono noti per aumentare l’attività infiammatoria delle cellule immunitarie.

“Alcune infiammazioni sono assolutamente necessarie per un’efficace risposta immunitaria”, ha detto Wang. “Ma troppo può causare problemi, come nella massiccia infiammazione che vediamo nei polmoni delle persone il cui sistema immunitario non è riuscito a bloccare rapidamente SARS-CoV-2 dopo essere stato infettato”, ad esempio, perché la loro risposta immunitaria precoce non ha generato abbastanza anticorpi neutralizzanti contro il virus.

Uno sguardo alla risposta al vaccino

Gli scienziati hanno anche studiato gli anticorpi provocati in 29 adulti dopo aver ricevuto la prima e la seconda dose del vaccino Pfizer mRNA. Hanno confrontato questi anticorpi con quelli di adulti che non sono progrediti in una malattia grave circa un mese dopo essere stati vaccinati o infettati; li hanno anche confrontati con gli anticorpi di individui ricoverati in ospedale con COVID-19. Due dosi di vaccino hanno portato a livelli complessivi di anticorpi neutralizzanti elevati. Inoltre, il contenuto di fucosio anticorpale era elevato nei gruppi vaccinati e lievemente sintomatici ma basso negli individui ospedalizzati.

Wang e i suoi collaboratori hanno testato le loro scoperte su topi che erano stati bioingegnerizzati in modo che le loro cellule immunitarie presentassero recettori umani per gli anticorpi sulle loro superfici. Hanno applicato immunocomplessi – estratti, in vario modo, da pazienti con alti livelli di anticorpi carenti di fucosio, pazienti con livelli normali o adulti vaccinati – alle trachee dei topi. I ricercatori hanno osservato quattro ore dopo che gli estratti del complesso immunitario carenti di fucosio hanno generato una massiccia reazione infiammatoria nei polmoni dei topi. Né gli estratti di fucosio normale né gli estratti di individui vaccinati hanno avuto questo effetto.

Quando l’esperimento è stato ripetuto in topi simili che erano stati bioingegnerizzati per la mancanza di CD16a, non c’era una tale risposta iperinfiammatoria nei loro polmoni.

Wang ha affermato che i fattori immunologici identificati dai ricercatori – una risposta lenta degli anticorpi neutralizzanti, livelli di fucosio carenti sulle catene di zucchero attaccate agli anticorpi e recettori iperabbondanti per gli anticorpi carenti di fucosio – erano ciascuno, da solo, moderatamente predittivo della gravità del COVID-19 . Ma presi insieme, hanno permesso agli scienziati di indovinare il decorso della malattia con una precisione di circa l’80%.

Wang ipotizza che l’abbondanza di CD16a sulle cellule immunitarie e la relativa assenza di fucosio sulle catene di zucchero degli anticorpi potrebbero non essere fenomeni del tutto indipendenti in alcune persone e che sebbene nessuno dei due da solo sia sufficiente per indurre costantemente sintomi infiammatori gravi a seguito di SARS-CoV-2 infezione, la combinazione porta a un devastante overdrive infiammatorio.


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