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Bivalentes COVID

Jul 15, 2023

npj Vaccines Band 8, Artikelnummer: 110 (2023) Diesen Artikel zitieren

1 Altmetrisch

Details zu den Metriken

Wir berichten über SARS-CoV-2-neutralisierende Antikörpertiter in Seren von dreifach geimpften Personen, die eine Auffrischungsdosis eines ursprünglichen monovalenten oder eines bivalenten BA.1- oder BA.4/BA.5-adaptierten Impfstoffs erhalten haben oder eine Durchbruchinfektion damit hatten Omicron-Varianten BA.1, BA.2 oder BA.4/BA.5. Eine bivalente BA.4/BA.5-Auffrischung oder eine Omicron-Durchbruchsinfektion induzierte im Vergleich zur monovalenten Auffrischung erhöhte Omicron-Neutralisationstiter. Die XBB.1.5-Variante entging effektiv neutralisierenden Antikörperreaktionen, die durch aktuelle Impfstoffe und/oder Infektionen mit früheren Varianten hervorgerufen wurden.

Die SARS-CoV-2-Omicron-Variante (B.1.1.529) entwickelte sich in mehrere Unterlinien (BA.1 bis BA.5, ihre Nachkommen und rekombinanten Formen), die Mutationen im Spike-Protein trugen, die dazu führten, dass neutralisierende Antikörper, die durch sie hervorgerufen wurden, entkommen konnten Ahnenimpfstoffe1. Seit Ende 2022 sind bivalente COVID-19-mRNA-Booster-Impfstoffe weit verbreitet, die gleiche Mengen an mRNAs enthalten, die für die angestammten (Wuhan-1) oder Omicron-Spike-Proteine ​​(BA.1 oder BA.4/BA.5) kodieren. Es ist jedoch noch unklar, ob eine einzelne Auffrischungsdosis mit einem bivalenten Impfstoff die Neutralisierung von Omicron-Varianten über die der ursprünglichen Impfstoffe hinaus verstärken würde.

Wir untersuchten die Serumneutralisierung von SARS-CoV-2-Varianten nach einer bivalenten BA.1- (n = 12) oder bivalenten BA.4/BA.5-Auffrischung (n = 22) bei Personen, die zuvor drei Impfdosen erhalten hatten. Als Referenzkohorten schlossen wir Geimpfte mit einer (n = 31) oder zwei Auffrischungsdosen (n = 26) des ursprünglichen monovalenten mRNA-Impfstoffs ein. Die Seren wurden nach 20–31 Tagen (bivalent-BA.1), 21–30 Tagen (bivalent-BA.4/BA.5), 15–43 Tagen (monovalent mit drei Dosen) und 16–38 Tagen (vier Dosen) gesammelt monovalent) nach der Impfung (Ergänzungstabellen 1 und 2). Alle Proben waren Nukleokapsid-Antikörper-negativ, was darauf hinweist, dass diese Personen zuvor keine SARS-CoV-2-Infektion hatten. Die serumneutralisierende Aktivität wurde in einem gut charakterisierten Lebendvirus-Neutralisationstest (NT)2 unter Verwendung von SARS-CoV-2-Wildtyp (wt, D614G-Virus), Delta- und Omicron-Varianten (BA.1, BA.2, BA) bestimmt. 5, XBB.1.5). Wir fanden für alle Kohorten heraus, dass die NT-Titer gegen D614G am höchsten waren (Abb. 1a). Der bivalente BA.4/BA.5-Booster induzierte signifikant höhere Neutralisationstiter gegenüber BA.5 als die monovalenten Booster mit drei und vier Dosen (Abb. 1a). Aktuelle epidemiologische Daten unterstützen die Vorstellung eines verbesserten Schutzes vor schweren Erkrankungen durch BA.5-bivalente Auffrischimpfstoffe3,4. Bemerkenswert ist, dass unsere Ergebnisse nur eine geringfügig erhöhte BA.5-Neutralisierung zeigten, was mit früheren Studien übereinstimmt5,6,7,8,9,10,11, wohingegen andere vermuteten, dass der bivalente BA.4/BA.5-Impfstoff dies tun würde nicht wirksamer sein als der ursprüngliche monovalente Impfstoff12,13,14. Der bivalente BA.1-Booster induzierte ähnlich hohe Neutralisationstiter wie der bivalente BA.4/BA.5-Booster (Abb. 1a), aber diese kleinere Kohorte wies eine höhere individuelle Variation und Unterschiede in den NT-Titern zwischen bivalentem BA.1 auf Kohorten mit Auffrischimpfung und monovalenter Auffrischimpfung waren statistisch nicht signifikant, was mit früheren Studien übereinstimmt6. Die XBB.1.5-NT-Titer waren in allen Gruppen am niedrigsten (Abb. 1a), was das starke Entkommen dieser Variante gegenüber aktuellen durch Impfstoffe und Infektionen hervorgerufenen neutralisierenden Antikörpern bestätigt8,15.

a NT-Titer von Seren von Personen 3–4 Wochen nach einer dritten oder vierten Dosis monovalenter mRNA-Impfstoffe (V1/V2/V3-monovalent, V1/V2/V3/V4-monovalent) oder bivalent-BA.1- oder BA .4/BA.5-basierte mRNA-Impfstoffe (V1/V2/V3/V4-bivalent-BA.1, V1/V2/V3/V4-bivalent-BA.5). b NT-Titer zu Studienbeginn (Tag 0, vor V4) und nach bivalenter BA.1- oder BA.4/BA.5-Auffrischungsimpfung (3–4 Wochen, nach V4). c NT-Titer von Seren von Personen mit Durchbruchinfektion mit Omicron BA.1, BA.2 oder BA.4/BA.5 nach 2–4 Dosen mRNA-Impfstoffen. Die Kästchen reichen vom 25. bis zum 75. Perzentil, Whiskers zeigen Min. und Max. und horizontale Linien den Median. BTI-Durchbruchsinfektion. Die NT-Titer wurden mit dem Kruskal-Wallis-Test mit Dunns Mehrfachvergleichskorrektur verglichen. Gepaarte Daten wurden mit dem Signed-Rank-Test von Wilcoxon und anschließender Bonferroni-Korrektur analysiert. ***p < 0,001, **p < 0,01.

Ein Vergleich der NT-Titer zwischen Seren, die am Tag der Auffrischungsimpfung und denen einen Monat später erhalten wurden, zeigte, dass der bivalente BA.1-Impfstoff den stärksten Anstieg der BA.1-NT-Titer ergab (Abb. 1b). In ähnlicher Weise war die Steigerung der NT-Titer der bivalenten BA.4/BA.5-Boosterseren im Vergleich zu BA.4/BA.5 am größten (Abb. 1b), was darauf hindeutet, dass Varianten-spezifische neutralisierende Antikörper durch beide bivalenten Impfstoffe hervorgerufen wurden.

Als nächstes analysierten wir Seren von Personen nach einer Durchbruchinfektion mit den Varianten Omicron BA.1 (n = 11), BA.2 (n = 7) oder BA.4/BA.5 (n = 10) nach 2–4 Dosen mRNA Impfung. Seren wurden 13–36 Tage, 16–25 Tage bzw. 22–52 Tage nach der Infektion erhalten (Ergänzungstabelle 3). Die NT-Titer nach einer Durchbruchinfektion waren höher als nach der Impfung von SARS-CoV-2-naiven Personen. BA.4/BA.5-Durchbruchinfektionen lösten signifikant höhere BA.5-NT-Titer aus als BA.1-Durchbruchinfektionen (Abb. 1c). Bei den Impflingen waren die XBB.1.5-NT-Titer in allen Durchbruchkohorten am niedrigsten (Abb. 1c).

Wir haben die NT-Titer (Abb. 1) verwendet, um Antigenkarten zu erstellen, die Antigenabstände zwischen allen getesteten Varianten darstellen (Abb. 2a). Die Variantenverteilung war für monovalente Impfstoffseren mit drei und vier Dosen ähnlich, mit der höchsten Reaktivität um D614G, wohingegen der Abstand zu BA.5 etwa vier Antigeneinheiten betrug, was einem achtfachen Unterschied in der Neutralisierung entspricht (Abb. 2). Diese Daten stimmen mit Studien überein, bei denen Post-Impfungsseren mit ähnlichen Verteilungen von Prä-Omicron- und Omicron-Varianten verwendet wurden10,16. Die bivalenten Impfstoffseren und Omicron-Durchbruchsinfektionsseren ergaben Antigenkarten, in denen Prä-Omicron- und Omicron-BA.1-, BA.2- und BA.5-Varianten dicht beieinander lagen, was auf eine erhöhte Neutralisierungsbreite hinweist. Omicron XBB.1.5 war am weitesten vom D614G-Stamm entfernt, und der Abstand zu 5 Booster-Seren (4 Antigeneinheiten). Darüber hinaus analysierten wir die kumulativen Antigen-Distanzwerte, die aus der Summe der Antigeneinheiten zwischen D614G und jeder für jedes Serum gemessenen Variante berechnet wurden (Abb. 2b). Im Vergleich zu den monovalenten Impfstoffseren und im Einklang mit den Antigenkarten waren diese Werte für bivalente BA.1- und BA.4/BA.5-Impfstoffe und Durchbruchseren nach der Infektion signifikant niedriger (Abb. 2b). Diese Daten deuten darauf hin, dass die neutralisierenden Aktivitäten nach bivalenten BA.1- oder BA.4/BA.5-Boostern breiter waren als nach monovalenten Boostern.

a Antigenkarten von SARS-CoV-2-Varianten basierend auf Nachimpfungen (V1/V2/V3-monovalent, n = 31; V1/V2/V3/V4-monovalent, n = 26; V1/V2/V3/V4- bivalent-BA.1, n = 12; V1/V2/V3/V4-bivalent-BA.5, n = 22) und Omicron-Durchbruchsinfektionsseren, einschließlich der Subvarianten BA.1, BA.2 und BA.4/BA .5 (n = 22). Quadrate stellen einzelne Seren dar, Kreise SARS-CoV-2-Varianten. Die x- und y-Achsen der Karten sind Antigenabstände, und jedes Quadrat stellt eine zweifache Änderung des Neutralisationstiters dar. b Kumulative Antigen-Distanzwerte. Die Kästchen reichen vom 25. bis zum 75. Perzentil, Whiskers zeigen Min. und Max. und horizontale Linien den Median. BTI-Durchbruchsinfektion. Die Ergebnisse wurden mit Kruskal-Wallis-Tests mit Dunns Mehrfachvergleichskorrektur verglichen. ****p < 0,0001, ***p < 0,001.

Unsere Studie weist mehrere Einschränkungen auf: Erstens war die Stichprobengröße relativ klein und es gab einige Unterschiede zwischen den Studiengruppen (Ergänzungstabellen 1–3), einschließlich (1) ungleicher Anzahl von Impfdosen, d. h. mehr Teilnehmer mit 4 Dosen unter den BA.4 /BA.5-Durchbruchsinfektionskohorte; (2) einige Teilnehmer der bivalenten, aber nicht der monovalenten Kohorte hatten als erste Dosis Vektorimpfstoffe erhalten; (3) mehr weibliche als männliche Teilnehmer an monovalenten (3 Dosen) vs. bivalenten Impfstoffgruppen; (4) Seren vom Tag der Auffrischimpfung waren aus den bivalenten, jedoch nicht aus den monovalenten Kohorten verfügbar. Zweitens haben wir nicht neutralisierende Antikörper und zelluläre Reaktionen nicht gemessen, die wahrscheinlich am dauerhaften Schutz gegen schweres COVID-19 beteiligt sind, wobei T-Zell-Reaktionen eine hohe Kreuzreaktivität gegen Omicron und frühere Varianten aufweisen1. Drittens wissen wir nicht, wie sich NT-Titer auf den Schutz vor Infektionen, schweren Erkrankungen und Tod auswirken1,17. Viertens wurden die Neutralisationstiter zu einem relativ frühen Zeitpunkt gemessen, d. h. etwa einen Monat nach der Impfung oder Durchbruchinfektionen, und daher bleibt unklar, wie sich die Reaktionen im Laufe der Zeit entwickeln.

Zusammenfassend zeigen unsere Daten, dass eine bivalente Auffrischimpfung die Neutralisierung passender Omicron-Varianten verbessert und mit aktuellen realen Daten übereinstimmt, die einen überlegenen Schutz vor schweren Erkrankungen durch BA.5-bivalente Auffrischimpfstoffe belegen3. Darüber hinaus stützen unsere Daten die Schlussfolgerung, dass die XBB.1.5-Variante neutralisierende Antikörperreaktionen, die durch aktuelle Impfstoffe oder Durchbruchinfektionen mit zuvor zirkulierenden Varianten hervorgerufen werden, effektiv umgeht.

Nasopharyngeale Abstriche wurden mit den Mutationstests VirSNiP SARS-CoV-2 Spike S371L S373P, VirSNiP SARS-CoV-2 Spike 484A 486V und VirSNiP SARS-CoV-2 Spike L452R (TIB MOLBIOL, Berlin, Deutschland) analysiert. Charakteristische Schmelzpeaks für die Mutationen S371L und S373P deuteten auf eine Infektion mit Omicron BA.1 hin, S371F und S373P auf BA.2 und S371F und S373P mit den zusätzlichen Mutationen L452R und F486V auf BA.4/5.

SARS-CoV-2-Stämme wurden aus Nasopharynxabstrichen infizierter Personen mithilfe von Vero E6- (ECACC #85020206) oder Vero E6-TMPRSS2-Zellen (freundlicherweise zur Verfügung gestellt von Anna Ohradanova-Repic) isoliert. Durch Sequenzierung der nächsten Generation bestimmte Sequenzen wurden in die GSAID-Datenbank hochgeladen (wt, B.1.1 mit der D614G-Mutation:EPI_ISL_438123; Delta, B.1.617.2-like, Unterlinie AY.122:EPI_ISL_4172121; Omicron, B.1.1.529). +BA.*, Unterlinie BA.1.17:EPI_ISL_9110894; Omicron, B.1.1.529+BA.*, Unterlinie BA.2:EPI_ISL_11110193; Omicron, B.1.1.529+BA.*, Unterlinie BA.5.3:EPI_ISL_15982848; XBB.1.5:EPI_ISL_17062381. Pango-Abstammungslinien wurden mit Pango v.4.1.3, Pango-data v1.17 bestimmt.

Für Lebendvirus-NTs wurden serielle Zweifachverdünnungen von hitzeinaktiviertem Serum (Duplikate) mit 50–100 TCID50 SARS-CoV-2 1 Stunde lang bei 37 °C inkubiert. Die Proben-Virus-Gemische wurden zu Vero E6-Zellen gegeben und 3–5 Tage bei 37 °C inkubiert. NT-Titer wurden als höchste reziproke Serumverdünnung ausgedrückt, die eine zytopathische Wirkung verhinderte, was mikroskopisch beurteilt wurde. NT-Titer ≥ 10 wurden als positiv gewertet.

Wir erstellten Antigenkarten basierend auf Serumneutralisationsdaten mit Antigenkartographie10,16. Die Position der Varianten und Seren entspricht der fachen Differenz zum Maximaltiter für jedes Serum. Eine Gittereinheit in beliebiger Richtung (eine Antigeneinheit) stellt eine zweifache Änderung des Neutralisationstiters dar. Antigene Karten wurden mit dem Racmacs-Paket (https://github.com/acorg/Racmacs)18 in R mit 500 Optimierungsschritten und einem auf „none“ eingestellten minimalen Spaltenbasisparameter generiert.

Alle Arbeiten wurden im Einklang mit der Deklaration von Helsinki im Hinblick auf die Einwilligung nach Aufklärung und die Genehmigung durch einen zuständigen institutionellen Vorstand durchgeführt. Eine schriftliche Einverständniserklärung der Studienteilnehmer war nicht erforderlich, da die Analyse anhand anonymisierter Restproben aus der routinemäßigen Labordiagnostik gemäß nationaler Gesetzgebung und institutionellen Anforderungen durchgeführt wurde. Die Ethikkommission der Medizinischen Universität Wien, Österreich, genehmigte das Studienprotokoll (EK1035/2016, EK1513/2016, EK1926/2020, EK1291/2021).

Die statistische Analyse wurde mit GraphPad Prism 9.3.1 und R 4.2.0 durchgeführt. Der Kruskal-Wallis-Test (zweiseitig) mit Dunns mehrfacher Vergleichskorrektur wurde verwendet, um NT-Titer und kumulative Antigendistanzwerte zwischen verschiedenen Kohorten zu vergleichen. Für Mediane und fache Änderungen der Titer vor und nach der Impfung wurden Werte <10 auf 5 gesetzt. Der Signed-Rank-Test von Wilcoxon, gefolgt von einer Bonferroni-Korrektur, wurde verwendet, um gepaarte Daten zu vergleichen. Alpha wurde auf 0,05 eingestellt.

Weitere Informationen zum Forschungsdesign finden Sie in der mit diesem Artikel verlinkten Nature Research Reporting Summary.

Die während der aktuellen Studie generierten und/oder analysierten Datensätze sind auf begründete Anfrage bei den entsprechenden Autoren erhältlich.

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Referenzen herunterladen

Wir danken Jutta Hutecek, Sylvia Malik, Barbara Dalmatiner, Katja Prüger und Elke Peil für ihre hervorragende technische Unterstützung.

Diese Autoren haben gleichermaßen beigetragen: Karin Stiasny, Judith H. Aberle.

Zentrum für Virologie, Medizinische Universität Wien, Wien, Österreich

David N. Springer, Michael Bauer, Iris Medits, Jeremy V. Camp, Stephan W. Aberle, Lukas Weseslindtner, Karin Stiasny und Judith H. Aberle

Health Center Erste Bank, Erste Bank, Vienna, Austria

Clemens Burtscher & Eva Höltl

Zentrum für öffentliche Gesundheit, Medizinische Universität Wien, Wien, Österreich

Eva Höltl

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JA, KS: Konzeptualisierung. JA, KS, DS: Verfassen des Manuskripts. KS, JA, JC, SA, LW, DS, MB, IM: Methodik und experimentelle Arbeit. JA, KS, LW, EH, CB: Ressourcen. DS, MB, KS: Datenanalyse. KS und JA: Aufsicht. Alle Autoren haben zur Analyse oder Interpretation der Daten beigetragen, die Arbeit auf wichtige intellektuelle Inhalte überprüft, die fertige Version genehmigt und alle Aspekte der Arbeit berücksichtigt, um sicherzustellen, dass Fragen im Zusammenhang mit der Genauigkeit oder Integrität eines Teils der Arbeit angemessen beantwortet werden untersucht und gelöst.

Korrespondenz mit Karin Stiasny oder Judith H. Aberle.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Anmerkung des Herausgebers Springer Nature bleibt hinsichtlich der Zuständigkeitsansprüche in veröffentlichten Karten und institutionellen Zugehörigkeiten neutral.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Springer, DN, Bauer, M., Medits, I. et al. Die bivalente COVID-19-mRNA-Boosterimpfung (BA.1 oder BA.4/BA.5) erhöht die Neutralisierung passender Omicron-Varianten. npj Vaccines 8, 110 (2023). https://doi.org/10.1038/s41541-023-00708-9

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Eingegangen: 4. Januar 2023

Angenommen: 12. Juli 2023

Veröffentlicht: 04. August 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41541-023-00708-9

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