导读
感染 COVID-19 后，大多数人会出现一些典型的临床症状，如发热、干咳、咽痛、嗅觉减退等。但是，有一小部分人群即使感染了也并不会出现症状，即所谓的「超级躲避者」，也被戏称为「天选之子」。很多人认为，他们可能拥有一张特殊的「基因王牌」，但此前尚未得到直接的遗传学证据。
2023 年 7 月 19 日，美国加州大学旧金山分校等单位的研究团队在 Nature 发表了题为 A common allele of HLA is associated with asymptomatic SARS-CoV-2 infection 的文章，解开了为什么有些人可以在感染 COVID-19 的情况下却没有症状的谜团，首次证明了无症状感染的遗传基础。
研究发现，这一秘密在于人类白细胞抗原（HLA），即免疫系统信号的蛋白质标记物。编码 HLA 的一个基因突变似乎有助于杀伤病毒的 T 细胞识别 SARS-CoV-2 并发起快速攻击。携带这种变异株的人群的 T 细胞可以识别这种新型冠状病毒，即使他们以前从未见过它，这是因为它与他们已经知道的季节性感冒病毒很相似。这一发现为药物和疫苗提供了新的靶点。
来源：Nature
主要研究内容
无症状感染者高频携带 HLA-B*15:01
为了确定 HLA 变异是否影响个体在 SARS-CoV-2 感染后保持无症状的可能性，他们分析了 5 个高度多态的 HLA I 类和 II 类基因（HLA-A、HLA-B、HLA-C、HLA-DRB1、HLA-DQB1）的高分辨率基因分型数据。
结果发现，与有症状的个体相比，等位基因 HLA-B*15:01 在无症状个体中显著增多。此外，他们还观察到相关基因型有很强的加性效应。携带两个 HLA-B*15:01 拷贝的个体保持无症状的可能性是携带其他基因型的个体的 8 倍以上。总体而言，感染后仍无症状的患者中有五分之一携带 HLA-B*15:01，而报告有症状的患者中仅有 9% 携带 HLA-B*15:01。为了证实这一发现，他们还利用两个独立队列的患者进行了验证。
来源：Nature
未暴露的 T 细胞会对 SARS-CoV-2 产生反应
由于 pHLA（肽-HLA）四聚体对其同源 T 细胞受体的高亲和力，人们已经系统地使用流式细胞术在体外观察和量化低频抗原特异性 T 细胞。他们集中研究了 4 个 SARS-CoV-2 抗原表位（CVADYSVLY、HVGEIPVAY、NQKLIANQF 和 RVAGDSGFAAY），这些抗原表位在携带 HLA-B*15:01 的 COVID-19 患者中引起细胞毒性 CD8+ T 细胞介导的细胞免疫。他们观察到三种 SARS-CoV-2 抗原表位的 Tetramer+ CD8+ T 细胞。
NQKLIANQF（以下简称 NQK-Q8）在 9 个样品中检出 5 个。值得注意的是，在这些供体中，100% 的体外 NQK-Q8 Tetramer+ CD8+ T 细胞是记忆 T 细胞，这表明在此前未接触过 SARS-CoV-2 的 HLA-B*15:01 个体亚群中，存在对 SARS-CoV-2 的 T 细胞免疫。结合其他的队列，他们在既往未暴露于 SARS-CoV-2 的 HLA-B*15:01 阳性供体中观察到 75% 的 NQK-Q8 特异性 T 细胞。
来源：Nature
交叉反应的 NQK 特异性 T 细胞
接下来，他们探索了在未暴露的个体中是否可以观察到之前在感染患者中观察到的 T 细胞交叉反应。他们使用来自未暴露和未接种的供体的外周血单个核细胞（PBMCs）建立了每种肽的 T 细胞系，然后用其中一种肽重新刺激每个细胞系，并通过四聚体染色和细胞内细胞因子染色分别检测 CD8+ T 细胞的识别和活化。
结果发现，Tetramer+ CD8+ T 细胞的数量在供体之间是不同的，使用 NQK-A8 肽生成的细胞株的数量略高。他们随后测量了 T 细胞对每个肽的反应水平，除 GR8 外，所有供体的 T 细胞对同源肽均有反应。在 80% 的供体中，在 NQK-A8 特异性细胞系中观察到与肽无关的更强的反应。
值得注意的是，尽管 cytokine+ CD8+ T 的百分比在供体之间存在差异，两种多肽在每个细胞系中细胞因子的水平是相似的。这一结果表明，两种 NQK 肽对 T 细胞的刺激程度相似，反映了 T 细胞的高水平交叉反应。总之，在从未接触过 SARS-CoV-2 的个体中，T 细胞对季节性冠状病毒和 SARS-CoV-2 的 NQK 多肽的反应是高度交叉和多功能的。
来源：Nature
随后，利用 Tetramer CD8+ T 细胞的单细胞分选和 T 细胞受体 (TCR) 库测序，他们还发现 NQK 特异性 T 细胞表达公共 TCRs，因此，感染前记忆交叉反应的 NQK 特异性 TCR 可能在 SARS-CoV-2 的免疫应答中发挥关键作用，导致 HLA-B*15:01 携带者无症状感染。
来源：Nature
NQK 肽具有结构相似性
HLA-B*15:01-限制性肽 NQK-Q8 在所有 SARS-CoV-2 变异体中都是保守的，甚至在 Omicron 的新 XBB 变异体中也是保守的，与 HKU1-CoV/OC43-CoV 的肽只有一个氨基酸不同。因此，他们试图探究 SARS-CoV-2 和季节性冠状病毒 HKU1-CoV 和 OC43-CoV NQK 多肽的氨基酸变化是否影响 HLA-B*15:01 的稳定性。
他们将 HLA-B*15:01 分子在每个肽存在的情况下重新折叠，并使用差示扫描荧光法 (DSF) 进行分析。两种 pHLA 配合物具有相同的热熔点，表明 Gln>Ala 氨基酸的变化并不影响 pHLA 的整体稳定性。随后，他们将每个肽与 HLA-B*15:01 的复合物结晶，并以高分辨率求解其结构。总体而言，NQK-Q8 在 HLA-B*15:01 分子的抗原结合裂隙中采用了典型构象。2 号位置的 Gln (P2) 被深深插入 HLA-B*15:01 的囊中，而 P9-Phe 主要锚定残基则与 F 囊结合。
总的来说，他们的数据表明，这两个 NQK 多肽相似的构象和稳定 HLA-B*15:01 分子的能力，支持了对公共 TCR 观察到的相似的亲和力。此外，这些 TCRs 对 NQK 多肽的高亲和力可能导致这些记忆细胞在 SARS-CoV-2 感染后迅速扩张。
来源：Nature
结语
了解无症状感染 SARS-CoV-2 的生物学基础对公共卫生措施、疫苗设计和治疗性开发具有重要意义。在这项研究中，他们利用大型数据库和移动追踪技术，筛查近 3 万名以前进行过病毒感染和 HLA 基因分型的人群，揭示了对无症状 SARS-CoV-2 感染的免疫遗传学基础的重要见解，并通过功能和结构研究进一步证实了 HLA 与无症状感染的强烈关联，以支持现有免疫模型来解释观察到的 HLA 关联。
本研究通讯作者 Jill A. Hollenbach 教授说到：「如果你有一支能够早期识别敌人的军队，这是一个巨大的优势，这就像是让士兵们做好了战斗的准备，知道要寻找什么。这种名为 HLA-B*15:01 的突变非常常见，约有 10% 的研究对象携带这种突变，它虽然不能阻止病毒感染细胞，但可以阻止人们出现任何症状。」
本研究的合著者 Martin Maiers 教授提到：「我们感到自豪的是，我们的研究有可能利用长期公共投资建立的国家登记处，以帮助治疗疾病和提高我们避免未来大流行的能力。此外，通过研究它们的免疫反应，这可能使我们能够找到促进对 SARS-CoV-2 免疫保护的新方法，可以用于未来的疫苗或药物开发。」
参考文献：
1. Danillo G. Augusto et al. A common allele of HLA is associated with asymptomatic SARS-CoV-2 infection.Nature (2023).
2. Nguyen, A. et al. Human leukocyte antigen susceptibility map for severe acute respiratory syndrome coronavirus 2. J. Virol. 94, e00510-20 (2020).
3. Augusto, D. G. & Hollenbach, J. A. HLA variation and antigen presentation in COVID-19 and SARS-CoV-2 infection. Curr. Opin. Immunol. 76, 102178 (2022).
转自：“丁香学术”微信公众号
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