Анализ гуморального и клеточного иммунного ответа при использовании гетерологичных и гомологичных схем ревакцинации против вируса SARS-CoV-2

Введение

Вспышка новой коронавирусной инфекции (COVID-19, COronaVIrus Disease 2019) в декабре 2019г в Ухане (Китай) быстро распространилась по всему миру и приобрела масштаб пандемии. Начиная с 2020г, внимание всех стран было приковано к разработке новых методов лечения и внедрению мер профилактики как заболеваемости COVID-19 в целом, так и профилактики тяжелого течения и смерти [1]. Несмотря на активное внедрение вакцинации и эпидемиологических мер профилактики, снижение вирулентности SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome-related CoronaVirus 2) ввиду активной мутации вируса и уменьшения доли случаев, сопровождавшихся развитием тяжелой вирусной пневмонии, на сегодняшний день ситуация с COVID-19 в России и в мире остается напряженной [2].

Внедрение мер неспецифической профилактики [3], проведение повсеместной вакцинации против COVID-19 стало ключевой стратегией в борьбе с пандемией. За короткий временнóй промежуток было разработано и одобрено множество вакцин для использования по всему миру [4]. Вакцинопрофилактика представляет собой мощное средство, способствующее формированию иммунитета, снижению тяжести течения инфекции, а также позволяющее в короткие сроки сформировать коллективный иммунитет, необходимый для контроля над распространением вируса SARS-CoV-2 [1][5].

Между тем, долгосрочная эффективность вакцин и уровень сформированного поствакцинального иммунитета, проведения ревакцинации от COVID-19, в частности в схемах бустерной вакцинации, являются темой большого количества дискуссий и клинических исследований [6].

В настоящее время для проведения первичной вакцинации и ревакцинации предлагаются любые из доступных зарегистрированных препаратов. Среди одобренных к применению в России отечественных препаратов можно выделить векторные вакцины на аденовирусной платформе ("Гам-КОВИД-Вак-Лио", "Гам-КОВИД-Вак-М", "Спутник Лайт", в форме назальных капель "Гам-КОВИД-Вак" и "Салнавак"), пептидные вакцины ("ЭпиВакКорона", "АВРОРА-КоВ"), инактивированную цельновирионную вакцину "КовиВак", и субъединичную рекомбинантную вакцину "Конвасэл"¹. Все вакцины прошли клинические испытания в России и были признаны безопасными и эффективными [4]. Разнообразие вакцинных платформ обеспечивает возможность их выбора для населения и медицинских работников, а также позволяет учитывать индивидуальные особенности каждого пациента.

Гетерологичная схема ревакцинации подразумевает применение различных по типу вакцин при первичной и повторной вакцинациях, в то время как гомологичная схема включает в себя использование вакцин одного типа на всех этапах. К настоящему время накоплено большое количество данных, указывающих на эффективность как гомологичных, так и гетерологичных схем.

Опубликованные данные свидетельствуют о том, что применение вакцин одного типа для первичной вакцинации, а затем иного типа для последующей ревакцинации, может способствовать формированию более мощной стимуляции клеток памяти [7]. Вместе с тем, использование гомологичной схемы также продемонстрировало высокий уровень эффективности в формировании и последующем поддержании всех звеньев иммунного каскада, что обеспечивает высокую степень защиты от тяжелых форм COVID-19 [8].

Ряд исследователей указывают на существенное влияние на эффективность и безопасность ревакцинации таких факторов, как возраст и сопутствующая соматическая патология [9]. Предполагается, что в некоторых случаях, в частности, у лиц пожилого возраста или лиц с иммуносупрессией [10], гомологичная схема ревакцинации может быть более предпочтительной, поскольку обеспечивает более стабильный и предсказуемый ответ иммунной системы при сохранении высокого профиля безопасности [11].

Понимание напряженности и эффективности сформированного гуморального и клеточного иммунитета, а также его длительность при применении тех или иных стратегий, критически важно для разработки оптимальных схем вакцинации населения и обеспечения наиболее долгосрочной защиты.

В связи с этим целью настоящей работы было изучение выраженности гуморального и клеточного иммунного ответа при применении различных (гетерологичных и гомологичных) схем ревакцинации против вируса SARS-CoV-2 в рамках проспективного наблюдательного исследования через 18 и 24 мес. после проведения первичной вакцинации.

Материал и методы

Исследование проводилось на базе ФГБУ "Национальный медицинский исследовательский центр терапии и профилактической медицины" Министерства здравоохранения Российской Федерации, в рамках проспективного регистра САТУРН (Сравнительная оценкА реактогенносТи и иммУногенности гетеРологичных схем вакциНации против COVID-19) (государственное задание № 122013100211-8), в который включались лица, получившие различные схемы ревакцинации против вируса SARS-CoV-2 (гомо- и гетерологичные схемы) на основе комбинации двух вакцин: Гам-КОВИД-Вак и КовиВак. Все участники имели возможность по своему усмотрению выбрать ту или иную вакцину.

Гам-КОВИД-Вак представляет собой двухкомпонентную вакцину, на базе двух различных аденовирусных векторов, несущих ген S-протеина вируса SARS-CoV-2. Первый компонент содержит частицы рекомбинантного аденовируса 26 серотипа, второй компонент — 5 серотипа.

КовиВак — вакцина, разработанная на основе инактивированного β-пропиолактоном вируса SARS-CoV-2 (штамм AYDAR-1) на базе ФГБНУ "Федеральный научный центр исследований и разработки иммунобиологических препаратов им. М. П. Чумакова" РАН.

Критерии включения в исследование: возраст >18 лет; отсутствие противопоказаний к проведению вакцинации; подписание информированного согласия на участие в исследовании.

Критерии исключения/невключения: перенесенный ранее, верифицированный COVID-19; предшествовавшая вакцинация против вируса SARS-CoV-2; наличие противопоказаний к проведению вакцинации; отказ от участия и обработки персональных данных.

Участники наблюдались на протяжении 24 мес. Визит 1 соответствовал I этапу первичной вакцинации, 2 визит — II этапу первичной вакцинации, на 3 визите (через 6 мес. после 1 визита) выполнялся I этап ревакцинации, на 4 визите (через 12 мес.) — II этап ревакцинации, визит 5 — через 18 мес. после I этапа первичной вакцинации, 6 визит — через 24 мес. после I этапа первичной вакцинации.

В зависимости от выбранной схемы вакцинации были сформированы 3 группы:

• группа I (n=106) — участники с гомологичной схемой на основе введения вакцины Гам-КОВИД-Вак на каждом этапе вакцинации и ревакцинации;
• группа II (n=54) — участники с гетерологичной схемой на основе последовательного введения комбинаций вакцин Гам-КОВИД-Вак и КовиВак на этапе вакцинации и ревакцинации;
• группа III (n=40) — участники с гомологичной схемой на основе введения вакцины КовиВак на этапе вакцинации и ревакцинации.

На первом визите у всех участников проводили тщательный сбор анамнеза, объективный осмотр, выявление потенциальных противопоказаний к вакцинации. Всем больным в доступной форме разъяснялись цели и задачи исследования, вероятность развития тех или иных осложнений, связанных с введением вакцин, выполнялось подписание информированного согласия на участие в исследовании. Всем лицам сообщали о добровольном характере их участия в исследовании и о том, что они имеют право отказаться от участия в любой момент, а отказ не повлияет на качество предоставляемой им медицинской помощи. На каждом последующем визите также выполняли сбор анамнестических данных, объективное обследование, забор крови для иммунологического тестирования, определения концентрации специфических антител класса IgG к поверхностному S (spike) гликопротеину вируса SARS-CoV-2. На 1, 3 и 5 визитах выполнялся забор крови для оценки уровня активности Т-клеточного иммунитета к SARS-CoV-2, включая панель А для количественной оценки специфически сенсибилизированных Т-лимфоцитов к Spike antigens (поверхностный антиген) и панель B — к нуклеокапсидному антигену (ядерный антиген).

Исследование уровня антител класса IgG к SARS-CoV-2 проводили с помощью набора реактивов Abbott Architect SARS-CoV-2 IgG на анализаторе Abbot Architect i2000R. Оценку Т-клеточного иммунного ответа на вирус SARS-CoV-2 выполняли с помощью тест системы T-Spot.COVID (Oxford Immunotec), включавшую Панель А (COV-A): Spike antigens, и Панель B (COV-B): Nucleocapsid antigens.

Настоящее исследование выполнено в соответствии со стандартами надлежащей клинической практики (Good Clinical Practice), протокол одобрен на заседании независимого этического комитета ФГБУ "НМИЦ терапии и профилактической медицины" Минздрава России.

Статистические методы. Статистический анализ результатов исследования выполнен с использованием программных пакетов SPSS Statistica v.26 и MedCalc v. 20.104. Оценка распределения количественных переменных выполнена с помощью критерия Шапиро-Уилка. Предположение о нормальности распределения показателей было отвергнуто во всех случаях. Количественные данные представлялись в виде медианы (Me) и интерквартильного размаха ([Q25; Q75]). Качественные показатели в виде абсолютных значений и долей — n (%). Сравнение двух несвязанных групп по количественным показателям выполняли с помощью непараметрического критерия U-Манна-Уитни, трех групп — критерия Краскела-Уоллиса. Оценка статистической значимости изменения количественных показателей в динамике для трех периодов выполнена с помощью критерия Фридмана, с последующим попарным сравнением тестом Уилкоксона. Для сопоставления групп по качественным характеристикам использовали критерий χ² Пирсона. Изучение характера и силы линейной связи между двумя количественными признаками выполнено с помощью коэффициента ранговой корреляции Спирмена. Силу связи классифицировали в соответствии со шкалой Чеддока. Описание зависимости количественных переменных от исследуемых факторов проводили с помощью метода линейной регрессии. Уровень значимости различий считали достоверным при p<0,05. Контроль уровня ошибки первого рода при выполнении множественных попарных сравнений выполнен с использованием поправки Бонферрони.

Результаты

В исследование включены 200 вакцинированных участников, средний возраст 46,5±13,9 лет (минимальный возраст составил 19 лет, максимальный — 81 год), среди которых 99 (49,5%) мужчин и 101 (50,5%) женщина.

Из 200 человек, иммунологическое обследование проводилось у 80 (40%). Из них в группе I – 34 человека, в группе II — 23 человека, в группе III — 23 человека. На момент включения возраст участников группы I составил 44,0 [ 37,0; 50,0] лет, группы II — 49,5 [ 38,0; 58,0] лет, группы III — 45,0 [ 40,5; 55,0] лет (p=0,466). По основным клиническим характеристикам (таблица 1) участники исследуемых групп оказались сопоставимы (p>0,05). Около 40% пациентов имели избыточную массу тела или ожирение. По распространенности сопутствующих заболеваний (таблица 2) изученные группы достоверно не различались (p>0,05).

Среди лиц, включенных в настоящий анализ, в период между 2 и 3 визитами, 2 человека (группа I и III) перенесли острую респираторную инфекцию, однако COVID-19 методом полимеразной цепной реакции верифицирован не был. Непосредственно на момент очередного визита ни у одного из исследуемых явления острой респираторной инфекции не отмечалось.

С целью оценки напряженности гуморального иммунитета изучена динамика уровня IgG к S-гликопептиду вируса SARS-CoV-2 (таблица 3) на 5 и 6 визитах относительно значений, полученных на I этапе ревакцинации (3 визит). У лиц группы II в целом отмечался статистически значимый прирост IgG (p<0,01); при проведении попарных сравнений, участники II группы имели достоверно больший уровень IgG на 5 визите по сравнению с 6 визитом (р=0,001). При анализе распределения показателей уровня IgG и ядерной оценки плотности (kernel density estimate) уровня IgG к S-гликопротеину SARS-CoV-2 (рисунок 1) отмечается относительная стабильность средних показателей на 3, 5 и 6 визитах и сопоставимое распределение значений на 5 и 6 визитах в группах I и II.

Напряженность клеточного иммунитета оценивалась по количеству активных Т-клеток, реагирующих на стимуляцию поверхностным (Панель А) и ядерным (Панель Б) антигеном (таблица 4). Значение ≥8 указывает на положительный результат, 5-7 — пограничный, ≤4 — на отрицательный результат. Во всех изученных группах отмечается отрицательный тренд уровня активных Т-лимфоцитов. Наибольшее снижение числа активных Т-клеток, реагирующих на стимуляцию Spike Ag SARS-CoV-2, зарегистрировано в группе III (-80,0%), однако статистическая значимость различий достигнута не была (р=0,067). Участники I и II групп продемонстрировали достаточно стабильный результат вышеуказанного показателя на 5 визите, относительно 3 визита.

Аналогичные результаты получены и при исследовании числа активных Т-клеток, реагирующих на стимуляцию Nucleocapsid Ag SARS-CoV-2: несмотря на более выраженное снижение, для групп I и II изменения показателей оказались статистически незначимыми (р=0,689 и р=0,664, соответственно), тогда как в группе III наблюдалась значимое снижение числа активных Т-лимфоцитов на 90% (р=0,016).

Для оценки связи между показателями клеточного и гуморального иммунитета на 5 визите был проведен корреляционный и последующий регрессионный анализ. Графически взаимная зависимость показателей представлена на рисунке 2. Во всех изученных группах связь между показателями IgG к S-гликопептиду SARS-CoV-2 и количеством активных Т-клеток, реагирующих на стимуляцию поверхностным и ядерным антигеном, оказалась слабой, без статистически значимых различий. Сильные значимые положительные связи установлены между уровнем активных Т-клеток, реагирующих на стимуляцию Spike (поверхностный) Ag SARS-CoV-2, и уровнем активных Т-клеток, реагирующих на стимуляцию Nucleocapsid (ядерный) Ag SARS-CoV-2: для группы I (ρ=0,807; p<0,0001), группы II (ρ=0,748; p<0,0001) и для группы III (ρ=0,902; p<0,0001).

Обсуждение

Изучение напряженности гуморального и клеточного иммунного ответа и его устойчивости в отдаленном периоде ревакцинации против вируса SARS-CoV-2, является актуальным вопросом в свете продолжающейся пандемии COVID-19 [12]. В настоящей работе изучали иммунный статус пациентов через 18 и 24 мес. после ревакцинации, проводимой как по гомологичной схеме препаратами Гам-КОВИД-Вак или КовиВак, так и по гетерологичной схеме, включающей комбинацию обоих препаратов.

В ранее опубликованном отчете [13] было продемонстрировано, что максимальный уровень IgG достигается на II этапе ревакцинации у лиц, использующих Гам-КОВИД-Вак, а также у тех, кто в первичной вакцинации применял вакцину КовиВак, а в последующем — Гам-КОВИД-Вак. Среди пациентов, вакцинированных Гам-КОВИД-Вак, отмечался более высокий прирост уровня IgG к S-белку вируса SARS-CoV-2. Эти данные коррелируют с результатами других авторов, которые также отмечают увеличение уровня IgG после ревакцинации и указывают на высокую иммуногенность вакцин, разработанных на базе аденовирусного вектора [14]. Эффективность применения мРНК-вакцин также была подтверждена в течение 6 мес. как после первичной вакцинации, так и после ревакцинации [15].

Результаты настоящего исследования указывают, что вне зависимости от применяемой схемы, изменение концентрации IgG в течение 24 мес. во всех трех группах оказалось несущественным, а уровень сформированных антител сохранялся на стабильно высоком уровне. Наряду с этим были получены данные, указывающие на стабильный уровень Т-клеток, реагирующих на стимуляцию Spike Ag SARS-CoV-2 в течение 24 мес. Пациенты III группы отличались значимым негативным трендом для титра Т-клеток, реагирующих на стимуляцию Nucleocapsid (ядерным) антигеном, и к 18 мес. снижение достигало 90%, тогда как наилучшие результаты отмечались в I группе, где средний уровень снижения составил 12,5%. Эти данные могут указывать на формирование комплексного, но менее стойкого клеточного иммунитета на фоне гомологичной ревакцинации препаратами, в основе которых лежит инактивированный штамм SARS-CoV-2.

В целом, исследование подтверждает достаточную продолжительность сформированного гуморального и клеточного иммунитета после ревакцинации против COVID-19 и подчеркивает важность выбора схемы ревакцинации. Несмотря на значимые результаты работы, важно отметить, что долгосрочные эффекты и степень защиты при применении гомологичных и гетерологичных схем требуют дополнительных исследований, долгосрочного мониторинга, а будущие исследования должны быть направлены на разработку оптимальных стратегий ревакцинации.

Заключение

Применение гомологичной схемы (Гам-КОВИД-Вак на обоих этапах) ревакцинации и гетерологичной схемы (Гам-КОВИД-Вак и КовиВак) продемонстрировало формирование относительно стабильного уровня как гуморального, так и клеточного иммунитета в течение 18 и 24 мес. после проведения I этапа. Ревакцинация гомологичной схемой (КовиВак на обоих этапах) позволила сформировать устойчивый уровень IgG к S-гликопептиду вируса SARS-CoV-2, однако применение данной схемы характеризовалось значимым снижением количества активных Т-клеток, реагирующих на стимуляцию Spike (поверхностный) Ag и Nucleocapsid (ядерный) Ag SARS-CoV-2 в период наблюдения 18 мес.

Отношения и деятельность. Исследование выполнено в рамках государственного задания
№ 122013100211-8.