子供はなぜ、コロナが重症化しないのか？B細胞とメモリーB細胞の働き。
重要キーワード解説
【B細胞】 wikipediaより
B細胞は細胞ごとに産生する抗体の種類が決まっている。自分の抗体タイプに見合った病原体が出現した場合にのみ活性化して抗体産生を開始することになる。
【メモリーB細胞】wikipediaより
一次感染後に胚中心内で形成されるB細胞の亜型である。メモリーB細胞は何十年も生き残ることができ、再感染した場合には、加速された強固な抗体媒介免疫応答を繰り返し生成する。
B細胞は獲得免疫に関わり、生活の中で出会ったウイルスに対応し、対応方法を学習することで免疫力を強化します。子供はこのB細胞による学習能力が高く、新コロへの免疫を獲得しやすいと考えられています。
【 DeepL翻訳 】
報告
コロナウイルスやその他の病原体に対する共有B細胞メモリーはヒトの年齢層や組織によって異なる
ORCIDプロフィールを見るFan Yang1,*, ORCIDプロフィールを見るSandra C. A. Nielsen1, ORCIDプロフィールを見るRamona A. Hoh1, ORCIDプロフィールを見るKatharina Röltgen1, ORCIDプロフィールを見るOliver Fabian Wirz1, Emily Haraguchi1, ORCIDプロフィールを見るGrace H. Jean1, ORCIDプロフィールを見るJi-Yeun Lee1, Tho D. Pham1,2, ORCIDプロフィールを見るKatherine J. L. Jackson3, View ORCID ProfileKrishna M. Roskin4,5,6, View ORCID ProfileYi Liu7, View ORCID ProfileKhoa Nguyen1, View ORCID ProfileRobert S. Ohgami8, Eleanor M. Osborne9, View ORCID ProfileKari C. Nadeau10,11, View ORCID ProfileClaus U. Niemann12,13, View ORCID ProfileJulie Parsonnet14,15, View ORCID ProfileScott D. Boyd1,10,*。
DOI: 10.1126/science.abf6648
子供は抗コロナウイルスB細胞で武装する
コロナウイルスやその他の病原体に対するB細胞のレパートリーが大人と子供で異なるかどうか、また、その違いがどの程度重要なのかは、まだ明らかになっていない。Yangらは、幼い子どもと大人の血液サンプル、および死亡した臓器提供者の組織を分析し、6種類の一般的な病原体と、これまで見たことのない2種類のウイルスに特異的なB細胞受容体（BCR）レパートリーを特徴づけた。エボラウイルスと重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)です。子どもたちは、以前に遭遇した病原体に対してはBCR重鎖が収束したB細胞の頻度が高く、SARS-CoV-2や関連するコロナウイルスに対してはクラススイッチで収束したB細胞クローンの頻度が高かった。これらの知見は、幼少期のコロナウイルスとの遭遇が、COVID-19感受性の違いに寄与する交差反応性の記憶B細胞集団を生み出す可能性を示唆している。
概要
ワクチン接種や感染症は、体液性免疫記憶を司るB細胞の形成、組織分布、およびクローン進化を促進する。我々は、小児および成人の血液と成人の臓器提供者の死亡組織を評価し、個人間で共有される類似配列の収束抗原特異的抗体遺伝子を決定した。B細胞の記憶は、病原体によって異なる。多糖類抗原特異的なクローンは脾臓だけではなかった。成人では、血液よりもリンパ組織の方がクローン頻度が高く、クラススイッチも大きかったが、小児の血液ではクラススイッチされた収束性クローンが豊富であった。報告されている血清学の結果と一致して、流行前の小児は重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2に対するクラススイッチされた収束性クローンを持ち、他のコロナウイルスに対する交差反応性は弱かったが、成人の血液や組織ではそのようなクローンはほとんど見られなかった。これらの結果は、将来の新しい病原体への対応において、幼少期のB細胞クローンの拡大と交差反応性が重要であることを示している。
B細胞のクローン性は、その抗原特異性を決定するB細胞受容体（BCR）の配列によって追跡することができる(1)。免疫グロブリン（Ig）の配列は、VDJ（非可逆的可変性・多様性・結合）遺伝子セグメントの再配列によって形成され、体細胞超変異（SHM）やクラススイッチ組換え（CSR）によって多様化する(2)。同一の抗原にさらされた個人の間で配列の類似性が高いBCRが収束することは、抗原によるクローン選択を反映し、個人間で共有される免疫記憶を形成する(3-5)。しかし、異なる抗原に対するB細胞の記憶が、ヒトの組織内でどのように分布し、個人の一生の間にどのように変化するのかは、まだ明らかになっていない。
例えば，HIV-1に対する中和抗体を獲得するために，子どもはより多くのB細胞クローンを使用する(6)．また，重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2（SARS-CoV-2）に感染した小児は，通常，成人よりも軽症である（7-10）。SARS-CoV-2に感染した小児は、成人とは対照的に、抗体価が低く、ヌクレオカプシド（N）タンパク質よりもスパイク（S）タンパク質に特異的なIgGが多い。子供の方がウイルス除去が早く、ウイルス抗原量が少ないのは、このような違いによるものと考えられています(13)。コロナウイルスやその他の病原体に特異的なB細胞クローンが、小児と成人で異なるかどうかは不明である。血液を用いた研究では、個人のBCRレパートリーのほんの一部しか調査できない。リンパ節、脾臓、消化管には、より多くのB細胞が存在し、SHMやCSRの主要な場となっている(14, 15)。また、機能的な脾臓組織における多糖類抗原特異的B細胞のように、特定の組織に特化した反応が報告されている(16, 17)。
そこで、我々は、COVID-19パンデミック前の人を対象に、6種類の一般的な病原体と、参加者が遭遇していない2種類のウイルス（エボラウイルス（EBOV）とSARS-CoV-2）に特異的な収束型Ig重鎖（IGH）レパートリーの特徴を調べた。解析対象となったのは，臍帯血（CB）12検体，1歳から3歳までの子ども51人の血液93検体（18），17歳から87歳までの健康なヒト成人の血液114検体（18），および死亡した臓器提供者8人の血液，リンパ節，脾臓の各検体である（表S1）。子どもたちは、2カ月、4カ月、6カ月、12～15カ月にインフルエンザ菌b型（Hib）、肺炎球菌（PP）、破傷風トキソイド（TT）の予防接種を受け、インフルエンザウイルス（flu）の予防接種も受けており、呼吸器合胞体ウイルス（RSV）に感染している可能性が非常に高いが、ナイセリア・メニンギティディス（NM）の予防接種は受けていなかった（19）。成人の予防接種歴は不明。IGH可変ドメイン（IGHV）と結合領域（IGHJ）の遺伝子セグメントの使用率、相補性決定領域H3（CDR-H3）の長さ、CDR-H3のアミノ酸配列の同一性が85％以上である病原体固有の基準IGH（表S2）を用いてクラスタリングを行い、収束性IGHを同定した。
B細胞クローンは3つのグループに分類されました。(i)変異していないIgMまたはIgDのみを含むナイーブなクローン（以下、unmutM/D）、(ii)SHMの中央値が1％を超え、クラススイッチされたメンバーを含まない抗原経験済みのIgMまたはIgD（以下、mutM/D）、(iii)クラススイッチされたメンバーを含む抗原経験済みのクローン（以下、CS）。我々の仮説通り、CBサンプルは最も低い収束IGH頻度を示し、胎児の病原体やワクチンへの曝露が限られていたことと一致した（図1A）。小児と成人の収束クローンは、ほとんどがmutM/DまたはCSであった（図1Aおよび図S1）。成人の血中では、Hib、NM、RSVの収束クローンは主にmutM/Dであったが、PP、TT、インフルエンザの収束クローンは主にCSであった（図S2A）。45歳以上の成人では、NMに対するmutM/DのB細胞クローン頻度が高く、これはNMのワクチン接種が普及する前の曝露に起因する可能性がある（20）。予期せぬことに、小児は成人に比べてHib、PP、TT、RSVに対するCS収束性クローンの頻度が高く（図S2B）、これらのクローンには変異したIgMまたはIgDも見られた（図1B）。子どもの血液中の収束性クローン頻度は、ワクチン接種時期との有意な関連はなく（図S3～S5、表S3）、持続的に高い頻度を示していた。インフルエンザに特異的な収束性クローンの頻度は、小児と成人で同等であり（図1A）、IgG SHMの加齢による増加は、ワクチン接種や感染症による頻繁な曝露が原因である可能性がある（図1C）(18)。
図1 小児および成人における病原体特異的収束性クローンの頻度、クラススイッチ、およびSHM。
(A) 病原体ごとの収束クローン頻度を平方根スケールでプロットしたもの。年齢の単位は歳。CBは臍帯血。(B) 非変異IgMまたはIgD、変異IgMまたはIgD、クラススイッチ、またはこれらの組み合わせを発現する収束クローンの割合。小児では、変異したIgM/IgDクローンメンバーを持つクラススイッチされた収束クローンの割合（紫色で着色）が成人よりも有意に大きい［Wilcoxon-Mann-Whitney（WMW）検定により、Hib、NM、PP、TT、RSVについて、それぞれP = 5.08 × 10-32、6.66 × 10-29、2.39 × 10-29、3.45 × 10-34、1.71 × 10-41］。C）年齢の異なる参加者における各収束クローンのIGHV遺伝子SHM頻度の中央値（年）。IgGまたはIgAを発現する収束クローンのSHM頻度は、成人よりも小児の方が低かった（それぞれP = 6.50 × 10-13および1.96 × 10-8、WMW検定）。
成人の血液中のCS収束クローンの頻度が低いのは、クローンがリンパ組織に優先的に局在していることを反映しているかどうかを調べるために、臓器提供者である8人の成人の死亡者の血液、脾臓、縦隔リンパ節（MDLN）、腸間膜リンパ節（MSLN）を分析した。リンパ節と脾臓では、血液に比べて互いに大きなクローンの共有が見られ（図S6A）、リンパ系組織ではクローンのサイズが大きく、再循環が限られていることが示唆された。各組織はそれぞれ異なるクローンに支配されており（図S6B）、SHMはクローンが占有する組織の数と相関していた（図S7）。Hib、NM、PP、TT、RSV、インフルエンザの収束クローン頻度は、血液よりも成人のリンパ節と脾臓で高かった（図2A）。成人のリンパ節と小児の血液は、成人と小児の血液よりも多くの収束性クローンを共有しており、小児と成人ではこれらのクローンの分布が異なることを示していた（図2Bおよび図S8；P = 0.0001181、フィッシャーの正確検定）。細菌の莢膜多糖類に特異的なB細胞は脾臓に集中していることが報告されており、脾臓摘出患者はこれらの細菌に対して脆弱である(16, 17)。しかし、Hib、NM、PPに対する収束クローンの頻度は、脾臓よりもリンパ節の方が同等か高い。さらに、B細胞の数は脾臓よりもリンパ節の方が多いと推定されており（22、23）、脾臓がこれらのクローンの唯一の貯蔵庫ではないことを示している。多糖類に対する収束性IGHは通常IgMまたはIgDであるが、リンパ節や脾臓ではPPに対するCSクローンも見られた（図2C）。このように、これらの抗原に対する記憶は、リンパ組織とアイソタイプ発現の両方の多様性に及んでいる。
図2 組織における収束性B細胞クローンの分布。
A）成人の血液（PBMC）、MDLN、MSLN、および脾臓における収束性クローンの頻度。頻度は平方根スケールで示した。組織における頻度は血液よりも高かった（Hib、NM、PP、TT、RSV、fluについて、それぞれP = 0.00049、0.0037、0.016、6.71×10-7、0.012、0.00017；WMW検定）。(B) 子供、健康な成人（Adult* blood）、死亡した臓器提供者（Donor PBMC）、および提供者の脾臓、MSLN、MDLNのCBと血液における抗原特異的IGHの収束。縦棒：検体の組み合わせごとの基準抗原特異的IGH配列。左のバー：組織ごとの収束性IGHユニーク配列の合計。(C) 組織内で示されたアイソタイプを含む収束クローンの割合。複数のアイソタイプを含むクローンもある。タンパク質抗原特異的クローンと比較して、多糖類特異的クローンはIgM/Dを発現する頻度が高く、IgGを発現する頻度は低い（それぞれP = 0.035、0.0058、WMWテスト）。
最近の報告では、流行前の子供たちの血液中にSARS-CoV-2結合抗体があることが報告されている(12, 24)。このような抗体やその他の生理学的な違いは、大人と子供で調査中であり（25）、子供のCOVID-19感染症が一般的に軽度であることの一因であると考えられる。非曝露者のSARS-CoV-2 S結合B細胞は、SARS-CoVの元患者(26)、健常者のナイーブB細胞(27)、流行前のドナーのメモリーB細胞(26, 28)で解析されている。EBOVについては、血液や組織中にunmutM/Dというまれな収束クローンが検出された（図3Aおよび図S9A）。対照的に、SARS-CoV-2の収束クローン（表S4）は、子供の血液中に多く見られた。51人の子供のうち37人では、これらのクローンはCSを伴う、あるいは伴わないSHMを示し、抗原の経験があることを示していた（図3、AおよびB）。成人のSARS-CoV-2収束性クローンの頻度は、子供の血液に比べて血液やリンパ組織で低く、CSの例は少なかった（図3Aおよび図S9）。SARS-CoV-2の受容体結合ドメイン（RBD）や他のSドメインに特異的な収束クローンも同様の分布を示した（図S10）。SARS-CoV-2、EBOV、および図1に示した病原体に対する参照抗体は、多様なIGHV遺伝子を使用していた（図S11）。
図3 SARS-CoV-2とEBOVの収束性クローン。
(A) 収束性クローンの頻度を平方根スケールで表したもの。SARS-CoV-2のCSとmutM/Dの収束クローン頻度は、成人よりも小児の方が高い（P = 1.22 × 10-13、0.0089、WMW検定）。(B) 異なる年齢の参加者における各アイソタイプの収束クローンのSHM頻度（x軸）。(C) SARS-CoV-2および他のHCVに交差反応する収束型IGHのCDR-H3アミノ酸配列。上段。上段：報告された抗原特異的クローンのCDR-H3配列ロゴ。2段目：子供から採取した収束クローンの配列ロゴ（青は一致、シアンは配列の違いを示す）。
(B) 異なる年齢の参加者における各アイソタイプの収束クローンのSHM頻度（x軸）。(C) SARS-CoV-2や他のHCVに交差反応する収束型IGHのCDR-H3アミノ酸配列。上段。上段：報告された抗原特異的クローンのCDR-H3配列ロゴ。2段目：子供から採取した収束クローンの配列ロゴ（青は一致、シアンは配列の違いを示す）。
本研究では、5人の小児から得られた3つの収束クローンが、成人からは得られなかったが、そのIGH配列は、他のヒトコロナウイルス（HCOV）スパイクと弱く結合することが報告されている、流行前のドナーから単離されたSARS-CoV-2 S結合クローンと非常に類似していた（26）（図3C）。また、6人の子供から採取した他の3つのクローンは、既知のSARS-CoV-2結合体と同一のIGHを持っていた（図S12）。SARS-CoV-2に対する19個のモノクローナル抗体（mAb）クローン（表S5）を、本研究の参加者から得たIGHと参照軽鎖で発現させたところ、SARS-CoV-2のSドメインおよびSドメインに対する17個の結合体が確認された（表1）。4つのRBD結合剤は、SARS-CoV-2 Sに対するアンジオテンシン変換酵素2（ACE2）の結合を90％以上阻害した（表S6）。mAb FY11H1は、S2結合の証拠を示し、ACE2結合を阻害しなかった。HCoVのスパイクとSARS-CoV-2のウイルスバリアントのRBDとスパイクのパネルを用いて、mAbの結合の幅を特徴づけた。3つの子ども由来のmAb（FY7H1、FY7H2、FY1H2）と1つの大人由来のmAb（FY4H1）は、B.1.1.7、B.1.351、P.1のSおよびRBDバリアントに最も強い結合を示した（表S7）。流行性のHCOVスパイクに対する交差反応性結合は、すべてのmAbで非常に弱いか、存在しなかったが、これは以前、選別された交差反応性B細胞から分離された参照mAb-154（mAb FY13H1に類似）で指摘されたとおりである（26）。子供由来のmAb FY13H1とFY9H2は、HKU1に結合するシグナルがまだ弱いながらも高かった。このように、小児の収束性コロナウイルス結合B細胞は、頻度が高いことに加えて、成人のB細胞よりも交差反応性が高い可能性がある。
子供の頃の免疫反応は、将来の免疫反応を形成する最初の記憶B細胞プールを形成するため、個人の人生において特に重要である(29)。私たちは、成人と比較して、小児の血液中には、遭遇した病原体に対する収束性B細胞クローンの頻度が高いことを発見しました。注目すべきは、流行前の子どもたちは、EBOVではなく、SARS-CoV-2とそのウイルス亜種に対して、成人よりも高い頻度でクラススイッチされた収束性クローンを持っていたことである。我々は、過去のHCOV曝露が交差反応記憶を刺激し、そのようなクローン反応が小児期に最も高い頻度で生じるのではないかという仮説を立てた。今回の分析の注意点は、収束したクローンが個人のすべての病原体特異的クローンの特性を完全には表していない可能性があることと、生体内で関連性のある交差反応の結合親和性がわかっていないことである。関連性はあるが異なるウイルスに対する一次免疫反応における交差反応性メモリーB細胞集団の役割をさらに研究するとともに、長期的なB細胞メモリーと形質細胞形成の決定要因をよりよく理解することは、SARS-CoV-2やそのウイルス亜種、その他の病原体に対するワクチンを継続的に改良する上で重要である。
補足資料
science.sciencemag.org/content/372/6543/738/suppl/DC1
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翻訳ここまで。
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