Od počátku pandemie v březnu 2020 dostáváme mnoho dotazů ohledně viru SARS-CoV-2 a onemocnění COVID-19. V poslední době, když už velká část české populace onemocnění prodělala či podstoupila vakcinaci, se lidé nejvíce zajímají o získanou (tzv. specifickou) imunitu. Ve zjednodušené formě jsme pro Vás proto shrnuli poznatky o jejích součástech – protilátkové a T-buněčné imunitě, o rozdílech v imunitní ochraně po prodělání infekce a po očkování a připojili nové informace o t.č. nejznámějších variantách (mutacích) viru SARS-CoV-2.

První obrannou složkou imunitního systému proti všem cizorodým látkám je nespecifická imunita. Je vrozená, a kromě nespecifických imunitních buněk bez imunitní paměti zahrnuje i přirozené bariéry těla – kůži, sliznice, slzy aj. Druhou klíčovou složkou imunitního systému je specifická imunita. Již během embryonálního vývoje se imunitní systém člověka učí rozpoznávat specifické membránové proteiny vlastních buněk. Specifická imunita není vrozená, vzniká až po prvním setkání s danou cizorodou látkou, tzv. antigenem. Specifická imunita se vyznačuje imunologickou pamětí, při opakovaném setkání s antigenem tvoří rychlejší a efektivnější imunitní odpověď. Specifickou imunitní odpověď organismu lze detekovat pomocí laboratorních metod. Běžně dostupné jsou dnes testy protilátek, neméně je však důležité stanovení i T-buněčné imunity proti viru SARS-CoV-2.

Protilátky jsou tvořeny B-lymfocyty a plazmatickými buňkami. Jejich tvorba začíná a je zjistitelná týdny po prodělání infekce. V případě infekce koronavirem se stanovují protilátky IgM, IgA a IgG.  IgM se tvoří nejdříve po akutní fázi infekce a nejdříve také mizí. Při vysoké hladině IgM protilátek lze usuzovat na ustupující či nedávno prodělanou infekci. IgA jsou paměťové slizniční protilátky typické právě pro respirační infekce, jejich část také koluje krví a dalšími tělními tekutinami. Stejně jako IgM protilátky poměrně rychle vymizejí. Oproti tomu IgA a IgG protilátky jsou paměťové a v těle mohou přetrvávat měsíce i roky.

T-buněčná imunita odráží specifickou imunitní odpověď T-lymfocytů. Existuje více typů T-lymfocytů. Některé pomáhají B-lymfocytům při tvorbě protilátek (pomocné T-lymfocytů), jiné útočí přímo proti virem napadeným buňkám vlastního těla (cytotoxické T-lymfocytů). Průkaz T-buněčné imunity spočívá v detekci signálních molekul – cytokinů, které T-lymfocyty produkují v reakci na přítomnost peptidů (úlomků bílkovin) koronaviru.

V případě infekce virem SARS-CoV-2 vědci zatím nedokážou přesně říci, jak dlouho a v jakém množství protilátky či specifické T-lymfocyty v krevním oběhu přetrvají. I když to bude pro každý organismus individuální, obecně lze předpokládat dlouhodobou ochranu. I malé množství specifických paměťových buněk a T-lymfocytů v krevním řečišti by mělo při opětovném setkání s virem stačit k účinné obranné imunitní reakci. Trvale vysoká koncentrace imunitních buněk specifických proti všem druhům virů a bakterií, se kterými jsme se kdy setkali, není kapacitně možná. Po nějaké době po prodělané infekci imunitní buňky ponechají jen „strážce“, kteří dají pokyn k rychlému namnožení v případě znovuobjevení „vetřelce“.

To potvrzují i nejnovější výzkumy. Nedávno publikovaná studie v prestižním časopise Nature potvrzuje přítomnost plazmatických buněk specifických proti viru SARS-CoV-2 v kostní dřeni nejméně sedm měsíců po prodělané infekci. Ještě delší imunitní paměť předpovídá studie z americké Rockefellerovy univerzity. Autoři se shodují, že plazmatické buňky v kostní dřeni mohou poskytnout imunitu i na desítky let, ne-li na celý život. Autoři z toho vyvozují, že imunita vyvolaná nemocí i vakcínami by mohla být opravdu dlouhodobá.

Autoři studie „Perzistence protilátek vůči virovým a vakcinálním antigenům“ z roku 2007 zjišťovali, jak dlouho přetrvávají protilátky po prodělaném onemocnění či vakcinaci proti virům vakcinie, spalniček, příušnic, planých neštovic a pásového oparu, viru Epstein-Barrové, tetanu a záškrtu. Vědci sledovali 45 lidí po dobu 26 let. Výsledky sledování naznačují, že poločas rozpadu protilátek po prodělané infekci je 50 a více let. Podobný poločas rozpadu protilátek byl patrný i po očkování živou vakcínou (oslabeným virem). Naopak protilátková odpověď po vakcinaci anatoxiny, tj. bakteriálními toxiny s potlačenou toxicitou a zachovanou antigenicitou (vakcíny proti tetanu, záškrtu), se poměrně rychle snižovala. Poločas rozpadu těchto protilátek byl odhadován na 11–19 let. Výše uvedená zjištění naznačují, že protilátková paměť vůči různým antigenním strukturám po setkání s živým virem (přirozeným či oslabeným v živé vakcíně) je účinnější než po imunizaci pouze jedním konkrétním antigenem.

U viru SARS-CoV-2 zatím víme, že ochrana po prodělaném onemocnění až na výjimky přetrvává minimálně po dobu 12 měsíců. I u tohoto viru lze předpokládat, že stimulace a paměť imunitního systému po prodělání onemocnění COVID-19 je komplexnější než po vakcinaci. Virus SARS-CoV-2 se skládá z proteinů S (Spike), N (Nucleocapsid), E (Envelope), M (Membrane) a doprovodných proteinů ORF. Nejvíce imunogenní, tedy nejvíce stimulující, jsou S protein a N protein. Pokud imunitní systém dokáže onemocnění udržet pod kontrolou, imunitní buňky virus rozloží na malé částečky (jednotlivé části proteinů – tzv. peptidy). Tyto částečky pak prezentují T-lymfocytům, které jsou schopny vytvářet paměťovou specifickou imunitu zabíjející virem napadené buňky. B-lymfocyty a jimi tvořené protilátky jsou naopak zaměřené na tzv. nativní (neporušené) bílkoviny.

Od objevu viru SARS-CoV-2 již bylo popsáno velké množství mutací v jeho genomu identifikovaných v různých částech světa. Většina změn (mutací), které při replikaci viru vznikají, má jen nepatrný či žádný vliv na vlastnosti viru. Některé mutace v klíčových proteinech viru však mohou ovlivnit jeho vlastnosti – virulenci, invazivitu, rychlost replikace, ale i závažnost průběhu onemocnění, účinnost vakcín, léků a diagnostických nástrojů. Počátkem června 2021 představila Světová zdravotnická organizace WHO nový systém dělení variant koronaviru na tzv. VOC ≈ Variants of Concern (varianty vyvolávající obavy) a VOI ≈ Variants of Interest (varianty vzbuzující vědecký zájem). Globálně je podporováno sekvenování genomů viru SARS-CoV-2 pro včasné detekování potenciálních mutací a jejich hodnocení na základě rizika pro globální veřejné zdraví. Zároveň bylo sjednoceno označení různých variant viru SARS-CoV-2 pomocí písmen řecké abecedy. Nejznámější varianty viru SARS-CoV-2 jsou:

Alfa varianta ≈ britská (B.1.1.7; VOC) byla objevena v září roku 2020 v Londýně. Pro alfa variantu je typických 10 mutací/delecí v S proteinu, díky kterým se virus dostává snáze do lidských buněk. Bylo popsáno až o 50 % větší riziko přenosu než u původní varianty; některá data uvádějí i závažnější průběh onemocnění. U alfa varianty nebyla popsána významná změna v reakci imunitního systému či snížená účinnost po vakcinaci.

Beta varianta ≈ jihoafrická (B.1.351; VOC) byla detekována v Jihoafrické republice v říjnu roku 2020. Ačkoli je svými změnami v S proteinu podobná alfa variantě a rovněž se vykazuje 10 změnami v S proteinu, fylogenetickými testy bylo prokázáno, že vznikly nezávisle na sobě. U beta varianty byla popsána snížená účinnost neutralizujících protilátek po vakcinaci, snížená účinnost některých léčiv na bázi monoklonálních protilátek. Riziko přenosu je cca o 50 % větší než u původní varianty.

Gama varianta ≈ brazilská (P.1; VOC) byla zachycena počátkem roku 2021 a v březnu již tvořila většinu nákaz v Brazílii. Gama varianta se vyznačuje 11 mutacemi v S proteinu, sníženou účinností léčiv na bázi monoklonálních protilátek a sníženou účinností vakcín. Vyšší riziko přenosu nebylo u brazilské varianty prokázáno.

Delta varianta ≈ indická (B.1.617.2, VOC), která se na přelomu roku 2020/2021 objevila v Indii. Potenciálně u této varianty dochází k menšímu účinku vakcín a léčiv na bázi monoklonálních protilátek. Vyšší riziko přenosu nebylo potvrzeno.

Jak vyplývá z popisu jednotlivých variant SARS-Cov-2, liší se zejména funkčními mutacemi v S proteinu. Velká část vakcín je cílena pouze na S protein, kterým se virus přichytává na buňky těla. Všechny čtyři vakcíny, které jsou schválené v ČR – Pfizer–BioNTech, Moderna, Oxford-AstraZeneca, Johnson & Johnson také vyvolávají imunitní odpověď jen proti S proteinu. Čím více mutací se v S proteinu objeví, tím menší může být účinnost vakcíny.

Jak již bylo uvedeno, stimulace a paměť imunitního systému po prodělání onemocnění COVID-19 se jeví komplexnější než po vakcinaci, imunitní systém člověka má širší repertoár „zbraní“ proti jednotlivým částem viru SARS-CoV-2, včetně T-lymfocytů namířených proti mnoha úlomkům všech virových proteinů. Proto lze předpokládat, že účinnost imunity po prodělání onemocnění COVID-19 nebude mutacemi tolik ovlivněna jako účinnost imunity získané po očkování výše uvedenými typy vakcín.

Účinnost vakcín proti jednotlivým variantám viru SARS-CoV-2
	původní SARS-CoV-2	Alfa varianta ≈ britská	Beta varianta ≈ jihoafrická	Gama varianta ≈ brazilská	Delta varianta ≈ indická
Pfizer-BioNTech	95 %	srovnatelná / mírně snížená účinnost (cca 87-90 %)	snížená účinnost (cca 75 %)	snížená účinnost 1	snížená účinnost (cca 70-75 %)
Moderna	94 %	srovnatelná účinnost	snížená účinnost 1	snížená účinnost 1	snížená účinnost 1
AstraZeneca	76 %	srovnatelná účinnost	pravděpodobně neúčinná cca 10 % (JAR)	snížená účinnost 1	snížená účinnost 1
Johnson & Johnson	72 % (USA)	srovnatelná účinnost	snížená účinnost cca 64 % (JAR)	snížená účinnost cca 61 % (BRAZÍLIE)	snížená účinnost 1

Kompletní tabulku účinnosti vybraných vakcín proti jednotlivým variantám viru SARS-CoV-2 naleznete ZDE

 

Ing. Anežka Palmová
10.6.2021

 

Použité zdroje:

Amanna, I. J., Carlson, N. E., & Slifka, M. K. (2007). Duration of Humoral Immunity to Common Viral and Vaccine Antigens. New England Journal of Medicine, 357(19), 1903–1915. https://doi.org/10.1056/nejmoa066092

Breton, G., Mendoza, P., Hagglof, T., Oliveira, T. Y., Schaefer-Babajew, D., Gaebler, C., Turroja, M., Hurley, A., Caskey, M., & Nussenzweig, M. C. (2020). Persistent Cellular Immunity to SARS-CoV-2 Infection. Cold Spring Harbor Laboratory. https://doi.org/10.1101/2020.12.08.416636

Harvey, W. T., Carabelli, A. M., Jackson, B., Gupta, R. K., Thomson, E. C., Harrison, E. M., Ludden, C., Reeve, R., Rambaut, A., Peacock, S. J., & Robertson, D. L. (2021). SARS-CoV-2 variants, spike mutations and immune escape. Nature Reviews Microbiology. https://doi.org/10.1038/s41579-021-00573-0

Hořejší, V., Bartůňková, J. Základy imunologie. 2.vyd. Praha: Triton, 2002. 260 s. ISBN 80-7254-215-X.

Turner, J. S., Kim, W., Kalaidina, E., Goss, C. W., Rauseo, A. M., Schmitz, A. J., Hansen, L., Haile, A., Klebert, M. K., Pusic, I., O’Halloran, J. A., Presti, R. M., & Ellebedy, A. H. (2021). SARS-CoV-2 infection induces long-lived bone marrow plasma cells in humans. Nature. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03647-4

Šinkora, J. [osobní komunikace] 2020, 2021.

https://www.ecdc.europa.eu/en/covid-19/variants-concern

https://www.businessinsider.com/covid-19-vaccine-efficacy-variants-india-south-africa-brazil-uk-2021-5