Immune characterization of a Colombian familiar cluster of SARS-CoV-2 infection

Abstract

ABSTRACT Introduction: Immunological markers have been described during COVID-19 and persist after recovery. These immune markers are associated with clinical features among SARS CoV-2 infected individuals. Nevertheless, studies reporting a comprehensive analysis of the immune changes occurring during SARS-CoV-2 infection are still limited.

Objective: To evaluate the production of proinflammatory cytokines, the antibody response, and the phenotype and function of NK cells and T cells in a Colombian family cluster with SARS-CoV-2 infection.

Materials and methods: Proinflammatory cytokines were evaluated by RT-PCR and ELISA. The frequency, phenotype, and function of NK cells (cocultures with K562 cells) and T-cells (stimulated with spike/RdRp peptides) were assessed by flow cytometry. Anti-SARS-CoV-2 antibodies were determined using indirect immunofluorescence and plaque reduction neutralization assay.

Results: During COVID-19, we observed a high proinflammatory-cytokine production and a reduced CD56bright-NK cell and cytotoxic response. Compared with healthy controls, infected individuals had a higher frequency of dysfunctional CD8+ T cells CD38+HLA-DR-. During the acute phase, CD8+ T cells stimulated with viral peptides exhibited a monofunctional response characterized by high IL-10 production. However, during recovery, we observed a bifunctional response characterized by the co-expression of CD107a and granzyme B or perforin.

Conclusion: Although the proinflammatory response is a hallmark of SARS-CoV-2 infection, other phenotypic and functional alterations in NK cells and CD8+ T cells could be associated with the outcome of COVID-19. However, additional studies are required to understand these alterations and to guide future immunotherapy strategies.

RESUMEN: Introducción. Se han descrito diferentes marcadores inmunológicos durante la COVID-19, los cuales persisten incluso después de la convalecencia y se asocian con los estadios clínicos de la infección. Sin embargo, aún son pocos los estudios orientados al análisis exhaustivo de las alteraciones del sistema inmunológico en el curso de la infección.

Objetivo. Evaluar la producción de citocinas proinflamatorias, la reacción de anticuerpos, y el fenotipo y la función de las células NK y los linfocitos T en una familia colombiana con infección por SARS-CoV-2. Materiales y métodos. Se evaluaron las citocinas proinflamatorias mediante RT-PCR y ELISA; la frecuencia, el fenotipo y la función de las células NK (en cocultivos con células K562) y linfocitos T CD8+ (estimulados con péptidos spike/RdRp) mediante citometría de flujo, y los anticuerpos anti-SARS-CoV-2, mediante inmunofluorescencia indirecta y prueba de neutralización por reducción de placa.

Resultados. Durante la COVID-19 hubo una producción elevada de citocinas proinflamatorias, con disminución de las células NK CD56bright y reacción citotóxica. Comparados con los controles sanos, los individuos infectados presentaron con gran frecuencia linfocitos T CD8+ disfuncionales CD38+HLA-DR-. Además, en los linfocitos T CD8+ estimulados con péptidos virales, predominó una reacción monofuncional con gran producción de IL-10 durante la fase aguda y una reacción bifuncional caracterizada por la coexpresión de CD107a y granzima B o perforina durante la convalecencia

Conclusión. Aunque la reacción inflamatoria caracteriza la infección por SARS-CoV-2, hay otras alteraciones fenotípicas y funcionales en células NK y linfocitos T CD8+ que podrían asociarse con la progresión de la infección. Se requieren estudios adicionales para entender estas alteraciones y guiar futuras estrategias de inmunoterapia.