Covid-19-pandemin är över, men det virus som orsakade den finns fortfarande kvar och skickar tusentals människor till sjukhus varje vecka och skapar nya varianter med deprimerande regelbundenhet. Virusets exceptionella förmåga att förändras och undgå immunförsvaret har lett till att Världshälsoorganisationen (WHO) rekommenderar årliga uppdateringar av covid-19-vaccinerna.
Men vissa forskare oroar sig för att den anmärkningsvärda framgången med de första COVID-19-vaccinerna kan motverka uppdaterade versioner och undergräva nyttan med ett årligt vaccinationsprogram. Ett liknande problem plågar den årliga influensavaccinkampanjen; immunitet som framkallas av ett års influensasprutor kan störa immunsvaren under de följande åren, vilket minskar vaccinernas effektivitet.
En ny studie av forskare vid Washington University School of Medicine i St. Louis hjälper till att ta itu med denna fråga. Till skillnad från immunitet mot influensavirus hämmar inte tidigare immunitet mot SARS-CoV-2, det virus som orsakar COVID-19, senare vaccinsvar. Snarare främjar det utvecklingen av brett hämmande antikroppar, rapporterar forskarna.
Studien, som finns tillgänglig online i Nature, visar att personer som upprepade gånger vaccinerades för COVID-19 – initialt fick sprutor riktade mot den ursprungliga varianten, följt av boosters och uppdaterade vacciner riktade mot varianter – genererade antikroppar som kunde neutralisera ett brett spektrum av SARS-CoV-2-varianter och till och med några avlägset relaterade coronavirus. Resultaten tyder på att periodisk återvaccinering mot COVID-19, långt ifrån att hindra kroppens förmåga att känna igen och reagera på nya varianter, istället kan leda till att människor gradvis bygger upp ett lager av brett neutraliserande antikroppar som skyddar dem från nya SARS-CoV-2-varianter och vissa andra coronavirusarter också, även sådana som ännu inte har uppstått för att infektera människor.
”Det första vaccinet som en individ får framkallar ett starkt primärt immunsvar som formar svar på efterföljande infektion och vaccination, en effekt som kallas prägling”, säger seniorförfattaren Michael S. Diamond, MD, Ph.D., Herbert S. Gasser Professor of Medicine. ”I princip kan prägling vara positiv, negativ eller neutral. I det här fallet ser vi en stark prägling som är positiv, eftersom den är kopplad till utvecklingen av korsreaktiva neutraliserande antikroppar med en anmärkningsvärd aktivitetsbredd.”
Imprinting är ett naturligt resultat av hur det immunologiska minnet fungerar. En första vaccination utlöser utvecklingen av minnesimmunceller. När människor får en andra vaccination som är ganska lik den första, återaktiveras minnesceller som framkallats av det första vaccinet. Dessa minnesceller dominerar och formar immunsvaret mot det efterföljande vaccinet.
När det gäller influensavaccinet har imprinting negativa effekter. Antikroppsproducerande minnesceller tränger ut nya antikroppsproducerande celler, och människor utvecklar relativt få neutraliserande antikroppar mot stammarna i det nyare vaccinet. Men i andra fall kan prägling vara positiv genom att främja utvecklingen av korsreaktiva antikroppar som neutraliserar stammar i både det ursprungliga och efterföljande vaccinet.
För att förstå hur prägling påverkar immunsvaret vid upprepad covid-19-vaccination studerade Diamond och hans kollegor, inklusive försteförfattaren Chieh-Yu Liang, en doktorand, antikropparna från möss eller människor som hade fått en sekvens av covid-19-vacciner och boosters som riktade sig mot först original- och sedan omicron-varianterna. Några av de mänskliga deltagarna hade också varit naturligt infekterade med det virus som orsakar COVID-19.
Den första frågan var hur stark den inpräglande effekten var. Forskarna mätte hur många av deltagarnas neutraliserande antikroppar som var specifika för originalvarianten, omicronvarianten eller båda. De fann att mycket få personer hade utvecklat några antikroppar som var unika för omicron, ett mönster som tyder på stark prägling genom den första vaccinationen. Men de fann också få antikroppar som var unika för den ursprungliga varianten. De allra flesta neutraliserande antikroppar korsreagerade med båda.
Nästa fråga var hur långt den korsreaktiva effekten sträckte sig. Korsreaktiva antikroppar känner per definition igen en egenskap som delas av två eller flera varianter. Vissa funktioner delas endast av liknande varianter, andra av alla SARS-CoV-2-varianter eller till och med alla koronavirus. För att bedöma bredden på de neutraliserande antikropparna testade forskarna dem mot en panel av coronavirus, inklusive SARS-CoV-2-virus från två omicron-linjer; ett coronavirus från pangoliner; SARS-1-viruset som orsakade SARS-epidemin 2002-03; och MERS-viruset (Middle Eastern Respiratory Syndrome). Antikropparna neutraliserade alla virus utom MERS-viruset, som kommer från en annan gren av coronavirusets släktträd än de övriga.
Ytterligare experiment visade att denna anmärkningsvärda bredd berodde på kombinationen av original- och variantvacciner. Personer som endast fick vacciner riktade mot den ursprungliga SARS-CoV-2-varianten utvecklade vissa korsreaktiva antikroppar som neutraliserade pangolin coronaviruset och SARS-1-viruset, men nivåerna var låga. Efter boostring med ett omikronvaccin ökade dock de korsreaktiva neutraliserande antikropparna mot de två coronavirusarterna.
Sammantaget tyder resultaten på att regelbunden återvaccinering med uppdaterade covid-19-vacciner mot varianter kan ge människor verktyg för att bekämpa inte bara de SARS-CoV-2-varianter som finns i vaccinerna, utan även andra SARS-CoV-2-varianter och relaterade coronavirus, eventuellt även sådana som ännu inte har dykt upp.
”I början av covid-19-pandemin var världens befolkning immunologiskt naiv, vilket är en av anledningarna till att viruset kunde spridas så snabbt och göra så stor skada”, säger Diamond, som också är professor i molekylär mikrobiologi och i patologi och immunologi. ”Vi vet inte säkert om ett uppdaterat covid-19-vaccin varje år skulle skydda människor mot nya coronavirus, men det är troligt. Dessa data tyder på att om dessa korsreaktiva antikroppar inte snabbt avtar – vi skulle behöva följa deras nivåer över tid för att veta säkert – kan de ge ett visst eller till och med betydande skydd mot en pandemi som orsakas av ett relaterat coronavirus.”
Ytterligare information: Chieh-Yu Liang et al, Imprinting of serum neutralizing antibodies by Wuhan-1 mRNA vaccines, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07539-1
