Während Antikörper bei früheren Infektionen mit COVID-19 im Mittelpunkt der Untersuchungen standen, T-Zellen werden auch einige Erkenntnisse liefern – möglicherweise bessere, sagen Experten.

Diese Lymphozyten sind die ersten Responder, die dann die Immunreaktion koordinieren, während sie einen Abdruck, ein Gedächtnis, aufbauen, so dass nachfolgende Infektionen schnell und oft unbemerkt abklingen.

T-Zellen-Tests sind komplexer und in der Regel für die Forschung reserviert, aber einige könnten bald in die Klinik kommen, wobei mindestens ein Unternehmen die FDA-Notfallzulassung (EUA) beantragt. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass die Untersuchung von T-Zellen sogar die diagnostische Genauigkeit verbessern und möglicherweise vorhersagen kann, wie sich COVID-19 entwickeln wird.

„Die Untersuchung von T-Zell-Reaktionen kann die Erkennung einer Infektion um bis zu einer Woche beschleunigen. Die Zellen kommen am zweiten Tag und teilen sich sehr schnell, so dass sie bereits drei oder vier Tage nach der Infektion nachweisbar sind“, sagte Dawn Jelley-Gibbs, PhD, die am Trudeau Institute in Saranac Lake, New York, T-Zellen bei Influenza untersuchte.

„Die Identifizierung von Menschen, die infiziert und immun geworden sind, könnte enorme Vorteile haben, damit die Gesellschaft sicher zur Normalität zurückkehren kann. Es gibt zahlreiche Antikörpertests, aber es bestehen nach wie vor Zweifel an ihrer Zuverlässigkeit und an der Langlebigkeit von Antikörpern nach einer Infektion“, sagte Maria Oliver, PhD, leitende Wissenschaftlerin bei Indoor Biotechnologies in Großbritannien, einem von mehreren Unternehmen, die klinische T-Zellen-Tests entwickeln.

T-Zellen Grundlagen

T-Zellen stammen von Stammzellen im Knochenmark ab. Während ihrer Entwicklung wandern sie in die Thymusdrüse (daher das „T“), wo sie Antigene aufweisen, die auf diejenigen reduziert werden, die sie selbst erkennen. Antigene unterscheiden Subtypen: CD4-T-Zellen („Helfer“) erkennen fremde Antigene auf Makrophagen, stimulieren B-Zellen zur Produktion von Antikörpern, sezernieren Zytokine und aktivieren CD8-T-Zellen („zytotoxisch“). CD8-T-Zellen vernichten virusinfizierte Zellen.

T-Zell-Rezeptoren (TCRs) sind erstaunlich vielfältig. Forscher haben die TCR-Vielfalt anhand der Bindung an verschiedene Quartette („Tetramere“) der MHC-Peptide untersucht, die Makrophagen aufweisen. ImmuneCODE, eine offene Datenbank von Adaptive Biotechnologies und Microsoft, umfasst fast 2 Milliarden sequenzierte TCRs, so dass ein maschinelles Lernverfahren erforderlich ist, um sie zu unterscheiden.

Die gute Nachricht ist, dass bei COVID-19 T-Zellen ein oder zwei Tage nach Beginn der Symptome auftreten, das Virus an mehreren Stellen binden und bestehen bleiben – bis jetzt.

Forscher der Universität Freiburg in Deutschland verfolgten CD8-T-Zellen bei 26 rekonvaleszenten Patienten 100 Tage lang und berichteten über ihre Ergebnisse in Nature Medicine.

„Da wir während der Nachbeobachtung keinen wesentlichen Rückgang beobachteten, gehen wir davon aus, dass die Gedächtnis-CD8-T-Zell-Antwort über einen längeren Zeitraum, mehr als ein Jahr, aufrechterhalten bleibt. Aber nur Längsschnittstudien über einen langen Zeitraum werden beweisen, ob diese Annahme richtig oder falsch ist“, sagte der korrespondierende Autor Dr. Christoph Neumann-Haefelin.

Viele Forscher hoffen, dass die T-Zell-Antwort der von SARS und MERS entspricht: 2 bis 10 Jahre.

Eine kurze Geschichte der T-Zellen in COVID-19

T-Zellen sind in der COVID-Testlandschaft nur langsam aufgetaucht, weil es schwierig ist, mit ihnen zu arbeiten; die Protokolle variieren und eine Standardisierung ist schwierig. Das Literaturlabyrinth über T-Zellen in COVID hat sich in der Mitte des Sommers erweitert, als eine Reihe von Vorabdrucken zu veröffentlichten Artikeln wurde:

• Alba Grifoni, PhD, und Kollegen wiesen am 25. Juni in Cell darauf hin, dass die Identifizierung von T-Zell-Reaktionen Einblicke in die Pathogenese und die Entstehung von Immunität geben, über die Entwicklung von Impfstoffen informieren und Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit verfeinern kann.
• Daniel Altmann, PhD, und Rosemary Boyton, MD, schrieben in Science Immunology am 17. Juli über die Funktion, die Haltbarkeit und den Schutz von SARS-CoV-2-spezifischen T-Zellen.
• Julian Braun, PhD, und Koautoren identifizierten CD4-T-Zellen, die für beide Enden des viralen Spike-Proteins bei COVID-Patienten spezifisch sind, und Zellen, die für ein Ende des Spikes spezifisch sind, bei seronegativen gesunden Spendern, die möglicherweise eine gewisse Immunität durch den Kontakt mit früheren Coronaviren bewahrt haben. Ihr Artikel erschien am 29. Juli in Nature.
• Die UPenn COVID Processing Unit beschrieb am 4. September in Science drei „Immunotypen mit therapeutischer Bedeutung“. Das Team entwickelt einen Test, der „für den klinischen Einsatz zertifiziert werden kann, und testet, ob Immunotypen unterschiedlich auf spezifische Therapien ansprechen“, erklärte Mitautorin Nuala Meyer, MD.

Im Wesentlichen legt diese Literatur nahe, dass die natürlich induzierte T-Zellen-Antwort früh in der Infektion beginnt und für mindestens 6 Monate Immunität bietet.

Das könnte bedeuten, dass T-Zell-Tests nicht nur eine robuste Immunantwort bei infizierten Personen erkennen, sondern auch bei der Verfolgung der langfristigen Reaktion auf einen Impfstoff hilfreich sein könnten.

Der erste klinische T-Zell-Test für COVID

Adaptive Biotechnologies entwickelt T-Detect COVID und plant, noch vor Jahresende eine EU-Zulassung zu beantragen. Den Anstoß für den Test gab eine am 20. Juni in Nature veröffentlichte Studie mit 2 900 Menschen in Vo bei Padua (Italien). Dort ist am 21. Februar der erste Italiener an COVID-19 gestorben. Es folgte eine zweiwöchige Abriegelung.

Die Bürger wurden zu Beginn und am Ende der Abriegelung PCR-getestet. Sechzig Tage später wurden bei 70 der 81 positiv getesteten Patienten Antikörper-Serologie und T-Zell-Tests durchgeführt.

T-Zell-Tests identifizierten 68 von 70 (97 %) der Infektionen; die Antikörper-Serologie fand 54 (77 %). Von den 70 Personen hatten 24 keine Symptome. Darüber hinaus identifizierte der T-Zell-Test 45 von 2.220 Bürgern, die negative PCR-Tests gehabt hatten, von denen etwa die Hälfte Symptome oder Kontakt mit einer positiv getesteten Person gemeldet hatte.

Der neue Test wird zunächst dazu dienen, eine frühere Infektion nachzuweisen, sagte der Chief Medical Officer von Adaptive, Lance Baldo, MD, aber er kann auch prognostisch sein, da der Grad der T-Zell-Reaktion mit den Symptomen und dem Schweregrad korreliert, die Antikörperreaktion jedoch nicht.

Das maschinelle Lernen verglich den Grad der Erkrankung – asymptomatisch, symptomatisch, hospitalisiert – mit der Vielfalt und Anzahl der T-Zellen-Rezeptoren, was Baldo als Breite und Tiefe bezeichnete. „Daraus ergibt sich eine Punktzahl. Je höher die Punktzahl, desto wahrscheinlicher ist es, dass man sehr krank war. Ein T-Zell-Score könnte also vorhersagen, ob das Ergebnis gut oder schlecht sein wird.“ Diese Ergebnisse wurden letzte Woche als Vorabdruck in medRxiv veröffentlicht.

Die beispiellose Flut von Forschungsergebnissen zu COVID-19 baut ein Arsenal an diagnostischen Tests, Behandlungen und Impfstoffen auf. „Jeder dieser Tests – Serologie für Antikörper, T-Zell-Tests – spielt eine Rolle“, sagte Baldo, „und herauszufinden, wie sie zu verwenden sind, ist für einen praktizierenden Kliniker wichtig.“