Schéma koronaviru: červenými výstupky se virion přichycuje k receptoru na buňce. Uvnitř je šroubovice jednovláknové RNA. (Kredit: Nilses, volné dílo).

Když nás napadne virus, nebo jiný patogen, brání se náš imunitní systém protilátkami. V případě původce covid-19 tomu není jinak. Ukazuje se, že i když protilátky ve spolupráci s buněčnou imunitou virový útok zvládnou a nákazu ustojíme bezpříznakově, nemusíme mít vyhráno. Právě takovým případům se věnuje nejnovější číslo časopisu Journal of Translational Medicine. Parta imunologů v něm popisuje další ze záludností viru SARS-CoV-2. Téměř dva tucty výzkumníků z Cedars-Sinai Medical Center se zabralo do rozplétání dvou nedávných poznatků. Tím prvním je výskyt případů přetrvávání autoimunitní aktivace u pacientů s covid-19. Druhým je překvapení, ze strany něžného pohlaví. Zatímco v případě klasického autoimunitního onemocnění převládají ženy, v případě těžkého onemocnění covid-19 se tím, čemu odborníci říkají autoimunitní aktivace, nemoc vyřádí více na nás - mužích.

Ze statistiky vyplývá, že koronavirus, poprvé zjištěný před dvěma lety, a vyhlášený za celosvětovou pandemii v březnu 2020, má již na svém kontě více než 290 milionů infekcí a 5,4 milionu úmrtí. V uplynulém týdnu počet nových případů na celém světě poprvé překročil jeden milion, přičemž týdenní přírůstek se teď pohybuje okolo 7,3 milionu. Kredit: CDC, volné dílo.

Možná nebude na škodu se zmíněné „genderové“ nespravedlnosti věnovat podrobněji. Onemocníme-li virem nebo jiným patogenem, tělo uvolní do krve proteiny zvané protilátky. Ty detekují cizorodé látky a brání jim v napadání buněk. Toho se například snaží využívat lékaři, když se nás pokouší dostat hrobníkovi z lopaty infuzí rekonvalescentní plazmy od člověka, který covid-19 prodělal. Úskalí této léčby a proč se k ní vědecká pracoviště v poslední době staví odmítavě, jsme se věnovali v článku „WHO léčbu rekonvalescentní plazmou nedoporučuje“. Informaci z minulého týdne zde znovu zmiňujeme proto, aby nedošlo k mýlce. To dnešní pojednání, stejně jako to minulé, se týká protilátek. Tentokrát to ale není z pohledu léčby. Konkrétně jde o jakousi zvrhlost, kdy náš imunitní aparát začne produkovat autoprotilátky. Termínem autoprotilátky se nemyslí protilátky prospěšné, ale protilátky, které nám nesvědčí. Kromě viru napadají hlavně orgány a tkáně naší tělesné schránky.

Justyna Fert-Bober (zde na snímku) spolu se Susan Cheng jsou dvě hlavní autorky studie paradoxní autoprotilátkové odpovědi na infekci SARS-CoV-2. Kredit: Cedars-Sinai Medical Center, Los Angeles.

Nebezpečnost (reaktivitu) autoprotilátek tvořících se při nemoci covid-19, se parta amerických výzkumníků rozhodla zjišťovat pomocí autoantigenů o nichž se ví, že škodí v případě jiných autoimunitních ochoření. Testovali jich téměř stovku. Ve své studii je stanovovali na souboru téměř dvou set osob. První odběr byl ještě před tím, než osoby covidem-19 onemocněly. Další až když už měly nemoc zdárně za sebou.

Z toho, co vědci odhalili, jsou dva poznatky zvláště nemilé. Že i když k aktivaci tvorby autoprotilátek dochází na začátku infekce, tak u někoho kolují v krvi a škodí svému nositeli ještě i po půl roce. Tím druhým poznatkem je, že i klinicky nezávažné onemocnění dokáže navodit nepříjemnou odpověď tvorby širokého spektra autoprotilátek. Což v překladu do lidštiny znamená, že virus SARS-CoV-2 je zákeřnějším protivníkem, než jsme si mysleli. Neohrožuje nás jen v čase akutního průběhu nemoci, ale i když už si myslíme, že jsme z jeho spárů unikli. Může tedy docházet k tomu, že na sebe zanechává památku v pomýleném imunitním systému, který nám škodí, i když už nám virolog bude tvrdit, že nám viry v krvi necirkulují a že jsme uzdraveni.

Susan Cheng (zde na snímku) spolu s Justyna Fert-Bober jsou dvě hlavní autorky studie paradoxní autoprotilátkové odpovědi na infekci SARS-CoV-2. Kredit: Tulane University.

Existence postakutních syndromů SARS-CoV-2, někdy popisovaných jako „dlouhodobý COVID“ již byla popsána i jinými výzkumníky. Teď už ale je potvrzeno, že se to týká dokonce i případů bezpříznakových. Jinak řečeno, budeme-li mít smůlu, tak nám mohou začít selhávat orgány poté, co jsme COVID-19 prodělali, aniž bychom vůbec tušili, že jsme ho prodělali.

Těchto zjištění se nejspíš brzo chopí odpůrci vakcinace. Nabízí jim následující argument: Tak jako nemoc, nám i vakcinace navozuje tvorbu protilátek. A že tudíž i z vakcinace nám hrozí tvorba nežádoucích protilátek (autoprotilátek). Zdá se to logické a navíc je pravdou, že nynější studie to nevyvrací. Ta to ale nevyvrací proto, že na to odpověď dát nemohla, protože byla postavena na neočkovaných. Nicméně i tak lze v tomto směru na základě stávajících poznatků jiných týmů, mnohé předpovědět. Stačí vzít v úvahu, že v případě nástupu infekce, je imunitní systém vystaven velkému množství antigenů (virus jich na svém povrchu má takřka nepřeberně). Které z nich si náš imunitní systém vybere a začne proti nim vytvářet protilátky, je značně individuální záležitost. Mohou nastat případy, že podobnost těch, které si zvolí, přivodí ony zmíněné autoimunitní reakce. Když to ale porovnáme s tvorbou protilátek proti vakcínám, tak vakcinace imunitnímu systému možný výběr cílů zužuje jen na malou oblast spike proteinu. Pravdou je, že ani v tomto případě riziko vzniku autoimunitních komplikací vyloučit zcela nelze. Z hlediska pravděpodobnosti, jde ale o riziko řádově nižší. Jinak řečeno, nebezpečí autoimunitních reakcí po vakcinaci, je mnohem nižší, než jaké hrozí po klasickém prodělání nemoci COVID-19. A když se k tomu přičte, že u vakcinovaných bývá průběh nemoci mírnější, máme tu další argument svědčící ve prospěch vakcinace, než proti ní.

Jelenec běloocasý. Ani ne měsíc starý seznam států USA s nakaženými stády (Illinois, Michigan, New York a Pensylvánie) se před několika dny rozšířil o další stát USA – Texas. I tam již mají zvířata infikována lidským SARS-CoV-2. Kredit: Gil Paradis. Volné dílo.

O tom, že američtí jelenci jsou promořeni virem SARS-CoV-2. Jsme zde informovali v článku „Tři novinky“. Také v tomto případě šlo o poznatek velmi znepokojivý, neboť svědčí o masivním šíření onemocnění COVID-19 u volně žijícího druhu. Důkaz podala Inspekční služba pro zdraví zvířat a rostlin amerického ministerstva zemědělství. Vyšetření vzorků od téměř pěti set kusů jelenců ze států Illinois, Michigan, New York a Pensylvánie ukázalo, že 33 % případů je pozitivních. Zvířata byla buďto nemocná, nebo chorobu nedávno prodělala. Svědčila o tom vysoká hladina jejich specifických protilátek proti SARS-CoV-2. Je logické, že vzápětí v USA vydali oficiální varování pro ty, kteří manipulují se zvěřinou. Praví se v něm, že se mají co nejvíce vyhýbat manipulaci s mrtvými nalezenými zvířaty. Nekonzumovat maso z kusů, které při odlovu jevily známky nemoci. Při manipulaci se zvěří se mají nosit rukavice a obličejový štít. Minimalizovat kontakt s mozkem nebo míšní tkání. V souvislosti s lokalizací agens COVID-19 je potřeba se vyhýbat hlavě, plícím a trávícímu traktu. Proč tuto zprávu znovu zmiňujeme, inu proto, že před dvěma dny se seznam států s výskytem nakažených jelenců rozšířil. Nemocná kusy již identifikovali už i v Texasu.

Ukázka vysoké vnímavosti viru divokou zvěří není dobrou zprávou. Zákonitě totiž umožňuje vznik mutovaným kmenům a dlouhodobou perzistenci nákazy v přirozeném životním prostředí. V takové situaci zabránit opakovaným náhodným přeskokům na další hostitele, a možná i zpětně na člověka, se stává spíš iluzorním přáním. Poznatek podporuje chmurnou vizi, že tu koronavirové infekce s námi ještě nějaký ten čas pobudou.

Tým hongkongské university upozorňuje na výhody posilující imunizační dávky podávané intranazálně. Kredit: HKUMed.

Optimističtější zpráva přichází z Jihoafrické Republiky. Tu zrovna sužuje další covidová vlna. Výsledek tamní studie je sympatický, dá se shrnout do jedné věty: „Posilovací dávka vakcíny proti koronaviru Johnson & Johnson byla z 85 procent účinná v prevenci závažných onemocnění v oblastech, kde dominovala varianta omikron“. Takový byl výsledek šetření na přibližně půl milionu pracovníků ve zdravotnictví. Jižní Afrika je momentálně nejhůře postiženou zemí Afriky. Od začátku pandemie již zaznamenala více než 3,4 milionu případů a 90 000 úmrtí. Předchozí studie zjistila, že vakcína Pfizer/BioNTech je proti variantě omikron méně účinná. I ta ale omezovala nutnost přijetí do nemocnice (u napadených omikronem) až o 70 procent.

The University of Hong Kong. Logo. Kredit HKU.

Rychle se šířící omikron se stal výzvou i pro asijské vědce. Na lékařské fakultě Hongkongské univerzity (HKUMed) se zaměřili na nazální přenos SARS-CoV-2 a spolu s tím i na případnou možnost intranazální vakcinace. Důvod je prostý – taková imunizace by byla nejen snazší a levnější, ale i zákrok by byl přívětivější. Jako nekrvavý by byl veřejností méně odmítán. Pokus na zvířatech. Probíhal zhruba následovně. Nejprve dali křečkům klasickou imunizační dávku injekcí do svalu (Pfizer/BioNTech nebo Sinovac) a poté sledovali, co s jejich imunitou udělá booster dávka podaná intranazálně.

Podání posilovací imunizační dávky nosním sprejem (intranazálně) se ukazuje být u pokusných křečků vysoce efektivní variantou a dává tušit, jakým směrem se bude ubírat očkovací strategie u lidí. Kredit: Pixabay/CC0 Public Domain.

Kombinace systémové a slizniční imunizace se ukázala být trefou do černého. Nejenže takový postup indukoval robustní humorální odpověď (rozuměj vysoký titr protilátek), ale i mnohem lepší buněčnou imunitní reakci (připravenost paměťových buněk). A ani to ještě není konec dobrých zpráv. Tím, že se posilovací dávka podá intranazálně, dochází k podpoře imunity v efektorovém místě – tedy u sliznice plic. Což je ve skutečnosti ta hlavní vstupní brána koronavirových infekcí. Pokus, byť zatím jen na zvířatech, dává představu, jakým směrem se vakcinační strategie u lidí bude ubírat. S podrobnostmi se lze seznámit v nejnovějším čísle EBioMedicine vydávaným časopisem The Lancet.

S mírně optimistickou zprávou přichází také britsko-americký tým. Ten navázal na zkušenosti s monoklonálními protilátkami. Dva z léků na tomto principu (LY3819253 a REGN-COV2) již dostaly od Food and Drug Administration (FDA) povolení pro nouzové použití v klinice. U nás je známe pod názvy Bamlanivimab a Regeron. Odborníci je řadí mezi neutralizační protilátková terapeutika blokující vstup viru do hostitelské buňky. V odborné literatuře se uvádí také pod zkratkou „Nab“ (z anglického Neutralizing antibody).

Obinna C. Ubah, první autor studie dokládající neutralizaci SARS-CoV-2 pomocí proteinů žraločího imunitního systému. Kredit: University of Aberdeen.

Jejich úlohou je, aby se navázaly na spike protein, který má virus na svém povrchu a pomocí kterého vstupuje do hostitelských buněk. Zjednodušeně řečeno, spike protein má dvě konformace. Dlouhou a krátkou. Teprve až když dojde ke kontaktu viru s buňkou a zapojení angiotensin-konvertujícího enzymu, konformace se mění - hroty (spike) se zkracují a membrána buňky se s tou virovou membránou k sobě přiblíží natolik, že splynou. V praxi to znamená, že už pak nic nebrání zrádné virové informaci, aby pronikla do buňky. Buňku ovládla a znásilnila k produkci nových virů. Ať už monoklonální protilátky blokují vazebné rozhraní angiotensin-konvertujícího enzymu (ACE2), nebo toho dosáhnou jakýmsi „zašprajcováním“ domény vázající receptor v konformaci dlouhého spike proteinu, je v podstatě jedno. Rozhodující je, že při ztopořeném spike proteinu ke sblížení membrán (buňky a viru) nedojde a zákeřný genetický kód se nespustí.

Proč se o tom tak podrobně rozepisujeme? Inu proto, že nový objev vychází ze stejné podstaty.

Žraločí VNAR protilátky by se mohly stát základem nové třídy léků proti koronavirům. Kredit: Little Jerry.

O žralocích je známo, že vynikají v genové stabilitě a netrpí tolik rakovinou. Z části to bývá připisováno i jejich obdivuhodně výkonnému imunitnímu systému s proteinovým molekulám nazývaným „Jednodoménové variabilní nové antigenní receptory (VNAR). Tyto VNAR molekuly jsou zajímavé tím, že jsou to nejmenší přirozeně se vyskytující vazebné domény nalezené v přírodě. Díky tomu, že jsou malé, jsou i vysoce flexibilní a dokážou rozpoznávat proteinové motivy i v místech, které jsou klasickým protilátkám, jak je známe u savců, nepřístupné.

Konečně se dostáváme k meritu věci. Pokusy s těmito žraločími VNAR (proteiny s obdobnou funkcí jakou mají naše protilátky) ukázaly, že s nimi lze také neutralizovat živé viry SARS-CoV-2. Nabízí se tu tedy možnost jejich využití při vývoji léků proti SARS-CoV-2. Některé z testovaných žraločích VNAR se nyní ukázaly jako látky schopné neutralizovat nejen SARS-CoV-2, ale i blízce příbuzné koronaviry a dokonce i další zvířecí viry.

Protože žraločí neutralizační mechanismus jiný, než jaký známe u savčích protilátek, jednalo by se o zcela novou třídu terapeutik. Jejich klinická aplikace v tuto chvíli ještě na pořadu dne není. Nicméně nadějný základ nových možností boje s koronaviry tu je. A nejspíš nejen s koronaviry.

Literatura

Yunxian Liu, Joseph E. Ebinger, Rowann Mostafa, Petra Budde, Jana Gajewski, Brian Walker, Sandy Joung, Min Wu, Manuel Bräutigam, Franziska Hesping, Elena Rupieper, Ann-Sophie Schubert, Hans-Dieter Zucht, Jonathan Braun, Gil Y. Melmed, Kimia Sobhani, Moshe Arditi, Jennifer E. Van Eyk, Susan Cheng, Justyna Fert-Bober. Paradoxical sex-specific patterns of autoantibody response to SARS-CoV-2 infection. Journal of Translational Medicine, 2021; 19 (1) DOI: 10.1186/s12967-021-03184-8

Runhong Zhou et al, Nasal prevention of SARS-CoV-2 infection by intranasal influenza-based boost vaccination in mouse models, EBioMedicine (2021). DOI: 10.1016/j.ebiom.2021.103762

The South African Medical Research Council

Johnson booster 85% effective against Omicron: S.Africa study. Medical Xpress 30.12.2021.Aziz Gauhar, et al.: Single domain shark VNAR antibodies neutralize SARS-CoV-2 infection in vitro, FASEB J. 2021 Nov;35(11):e21970. doi: 10.1096/fj.202100986RR.

Obinna C. Ubah, et al.: Mechanisms of SARS-CoV-2 neutralization by shark variable new antigen receptors elucidated through X-ray crystallography. Nature Communications.12, 7325, (2021).