COVID-19-Tests werden zu T-Zellen

Ein diagnostischer Test, der auf der Sequenzierung langlebiger SARS-CoV-2-spezifischer Gedächtnis-T-Zellen basiert, ergänzt die Antikörpertests zur Bestimmung der vorherigen Exposition gegenüber SARS-CoV-2.

Nach der Notfallgenehmigung der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) für den T-Detect COVID-19-Test von Adaptive Biotechnologies im letzten Monat sind routinemäßige T-Zell-Tests in eine neue Ära eingetreten. Der adaptive Test umfasst eine laborbasierte Sequenzierung der nächsten Generation, um T-Zellen zu identifizieren, die SARS-CoV-2-Antigene erkennen. Der Test ist nicht für die Diagnose einer aktiven Infektion vorgesehen, sondern eine Ergänzung zu Antikörpertests, die zur Bestätigung kürzlich aufgetretener oder früherer Infektionen verwendet werden. Das laborbasierte Verfahren mit einer Bearbeitungszeit von sieben bis zehn Tagen ist jetzt für die Verwendung an Proben zugelassen, die mindestens 15 Tage nach Auftreten der Symptome von Personen entnommen wurden.

Ein T-Zell-Test auf COVID-19 sequenziert die DNA der TCRs einer Person (dunkelblau), um festzustellen, ob sie infiziert wurden.
Bildnachweis: Juan Gaertner / Science Photo Library

Das zunehmende Interesse konzentriert sich auf die Rolle der T-Zell-Immunität bei der Bekämpfung der SARS-CoV-2-Infektion und bei der Bereitstellung von Resistenz gegen eine erneute Infektion. Eine neue Analyse von T-Zellen von Personen, die sich von COVID-19 erholt haben, hat bestätigt, dass sie gegen drei der neuen besorgniserregenden SARS-CoV-2-Varianten aktiv bleiben: B1.1.7, B.351 und B.1.1.248. Die Studie, die von einem Team des US-amerikanischen Nationalen Instituts für Allergien und Infektionskrankheiten (NIAID), der Medizinischen Fakultät der Johns Hopkins University, der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health und des in Singapur ansässigen Biotech-Unternehmens ImmunoScape durchgeführt wurde, wird das Vertrauen in die Wirksamkeit weiter stärken Die Anzahl der Impfstoffe, die gegen den ursprünglichen Pandemiestamm entwickelt wurden, wird nicht übermäßig beeinträchtigt, da sich diese neuen Varianten – und andere – weiter verbreiten.

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Bisher haben sich die Forscher hauptsächlich auf die Verwendung von Lateral-Flow-Assays oder ELISA-Tests (Enzyme-Linked Immunosorbent Assays) für SARS-CoV-2-Antikörper verlassen, um festzustellen, ob eine Person dem Virus ausgesetzt war. Das Verständnis der neutralisierenden Antikörperantwort wurde als zentral für den Schutz vor dem Virus angesehen. “Es ist einfach zu testen”, sagt Andrew Redd von NIAID, der die jüngste Studie leitete. Obwohl kritisch, sind Antikörper Teil einer größeren und unvollständig verstandenen Reihe von humoralen und zellulären Immunantworten, die wenig Beachtung gefunden haben. Dazu gehören zusätzliche Antikörperfunktionen wie die antikörperabhängige zelluläre Zytotoxizität, die Komplementaktivierung und die Rekrutierung von Phagozyten. Die Aufklärung ihres Beitrags zur SARS-CoV-2-Immunität ist eine ständige Herausforderung. “Es gibt Assays, um das zu tun, es ist nur kompliziert zu tun”, sagt Redd.

Gleiches gilt für die Untersuchung der T-Zell-vermittelten Immunität. Die NIAID-Studie stützte sich auf einen komplexen Labortest zur Identifizierung von SARS-CoV-2-spezifischen T-Zell-Epitopen, wobei eine Kombination aus Massenzytometrie und kombinatorischer Färbung von Peptid-Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) -gebundenen Tetrameren verwendet wurde. Die Komplexität des Assays und die generierten Daten beschränken den Assay notwendigerweise auf die Verwendung in Speziallabors. „Die Daten, die es generiert, sind riesig. Die Analyseseite ist ein großer Aufschwung “, sagt Redd.

Der Sequenzierungstest für adaptive Biotechnologien bietet eine einfachere Option. In einer klinischen Validierungsstudie erreichte der T-Detect COVID-Assay 97,1% Sensitivität (definiert als positive prozentuale Übereinstimmung) und 100% Spezifität (definiert als negative prozentuale Übereinstimmung) im Vergleich zu PCR-Tests ab 15 Tagen oder mehr nach der Diagnose.

Der Test entstand aus einer langjährigen Zusammenarbeit zwischen Adaptive und Microsoft, um maschinelles Lernen anzuwenden, um die “Regeln” zu definieren, nach denen T-Zell-Rezeptoren (TCRs) ihre verwandten Antigene identifizieren. In Kombination mit einer umfassenden genomischen Charakterisierung des T-Zell-Repertoires von mit SARS-CoV-2 infizierten Personen konnte Adaptive eine breite Palette von TCRs definieren, die auf eine Infektion mit dem Virus hinweisen. Der Test sequenziert das gesamte TCR-Repertoire, das in einer bestimmten Probe vorhanden ist, und berechnet dann die relative Anreicherung für SARS-CoV-2-spezifische TCRs im Vergleich zu vordefinierten Schwellenwerten, um das Ergebnis unter Berücksichtigung der Variation der Immunantworten von Personen zu bestimmen.

Der Adaptive-Test analysiert sowohl die Häufigkeit und Verteilung der vorhandenen TCRs als auch die aufgetretenen klonalen T-Zell-Expansionen. „Der Algorithmus berücksichtigt die klonale Breite und Tiefe“, sagt Lance Baldo, Chief Medical Officer bei Adaptive.

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Bei herkömmlichen T-Zell-Testmethoden wie dem ELISpot (Enzyme-Linked Immunosorbent Spot) und der intrazellulären Zytokinfärbung müssen Wissenschaftler die Zytokinproduktion von T-Zellen nach Antigenstimulation unter bestimmten Bedingungen direkt messen. “Lebende Zellen kommen sehr lange nicht gut aus dem Körper heraus”, sagt Baldo. “Wir betrachten die genomische DNA von T-Zellen, die ein sehr stabiler Analyt ist.” Die Proben können bei Raumtemperatur versandt und für längere Zeit eingefroren werden. Der neue Test ist auch genauer als herkömmliche Methoden, mit denen nur eine geringe Anzahl von Peptidantigenen gleichzeitig gemessen werden kann. Und da T-Zell-Antworten länger dauern als Antikörper-Antworten, bietet der Test auch ein breiteres Fenster, um festzustellen, ob eine Person infiziert wurde oder nicht.

Eine sofortige Anwendung des Tests wird darin bestehen, die Wirksamkeit der verschiedenen Impfstoffe zu überwachen, die insbesondere in gefährdeten Bevölkerungsgruppen eingeführt werden. „Wir wissen noch nicht, wie lange die Immunität anhalten wird“, sagt Joaquín Martínez-Lopez vom spanischen Nationalen Krebsforschungszentrum in Madrid, der bei der Entwicklung des Tests mit Adaptive zusammengearbeitet hat.

Qiagen aus Hilden, Deutschland, entwickelt derzeit eine sequenzbasierte T-Zell-Diagnostik der nächsten Generation, die eine Vereinbarung mit TScan Therapeutics unterzeichnet hat, die den Zugriff auf dessen geistiges Eigentum und die damit verbundenen Daten für mehrere Epitop-Panels in TScan Therapeutics ermöglicht SARS-CoV-2, die von CD8 erkannt werden+ T-Zellen von Patienten, die sich von COVID-19 erholt haben. TScan-Wissenschaftler haben drei bis acht Epitope für jeden der sechs häufigsten menschlichen Leukozyten-Antigen-Typen bei Menschen identifiziert, die sich von COVID-19 erholen.

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