[发明专利]COVID-19的检测、诊断和治疗方法

说明书

本发明涉及COVID‑19的检测、诊断和治疗方法，具体提供一种结合scTCR‑seq和scRNA‑seq分析来测量COVID‑19康复期个体的TCR克隆动态和功能基因表达，以表明抗原特异性T细胞在抗SARS‑CoV‑2感染中发挥决定性作用。系统分析显示了三个关键发现：(1)从COVID‑19中康复后，一周内TCR基因库多样性迅速下降，但VDJ基因的使用的频率不变；(2)T细胞的基因表达特征随着康复后的时间推移，发生从抗病毒免疫反应到代谢相关通路的转变；(3)占总T细胞～10％的高扩增T细胞克隆代表了CD8supgt;+/supgt;T细胞的主要特征，表明抗原特异性T细胞在抗SARS‑CoV‑2感染中发挥了决定性作用。

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体而言属于免疫细胞治疗领域。

背景技术

严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)，已被世界卫生组织正式命名为2019冠状病毒病(COVID-19)。SARS-CoV-2的基因组序列与SARS-CoV的基因组序列具有79.5％的同源性。与SARS-CoV和MERS-CoV一样，SARS-CoV-2属于冠状病毒科的β属冠状病毒。

T细胞介导的免疫应答是适应性免疫系统抵抗病毒病原体的主要防御机制之一。T细胞根据克隆型T细胞受体(TCR)指示的信号协调适应性免疫，TCR识别组织相容性复合体(MHC)所呈现的短肽(8–15个氨基酸)。TCR识别短肽-MHC复合体(pMHC)后在感染急性期诱导原始T细胞活化和分化为各种功能亚群，从而消除入侵病原体。

TCR的两条链(α和β)分别由可变(V)区、连接(J)区和常数(C)区组成。多样性(D)区域连接V和J区域并形成完整的β链。TCR重组过程产生高度多样的互补决定区(CDR)，定位于 TCR的α和β链，形成功能性和高度多样的TCR序列。CDR序列决定了TCR与pMHCs结合的特异性，其中第三个CDR(CDR3)可变性最高，有助于肽直接识别。在病毒感染期间，CD8⁺T细胞识别病毒肽，并通过释放颗粒酶和穿孔素杀死病毒感染细胞。

尽管在阐明SARS-CoV-2感染过程中的免疫反应方面已经做了相当大的努力，但对于具有不同 TCR库的抗原特异性T细胞在人体内针对病毒的免疫应答知之甚少。在刚感染COVID-19患者的免疫系统中发现针对该病毒的反应性T细胞，并且T细胞随着时间的推移而增加。然而，严重感染 COVID-19患者临床检查的初步数据显示，随着患者病情的恶化，CD4⁺和CD8⁺T细胞均减少，而 SARS-CoV-2特异性T细胞在感染COVID-19患者和健康捐赠者中都存在(Grifoni A.Cell,2020, 181(7):1489-1501.e15.)。大多数COVID-19患者对SARS-CoV-2病毒有强大的T细胞应答，几项研究报告显示，一些未接触过SARS-CoV-2的人对SARS-CoV-2序列具有预先存在的反应性，这种预先存在的反应的免疫机制尚不清楚，但可能与之前接触过广泛传播的普通感冒冠状病毒有关。Mateus 等人发现，对SARS-CoV-2已有的反应性来自记忆T细胞和交叉反应T细胞(Mateus J.Science,2020, 370(6512):89-94.)。此外，SARS-CoV-2患者的T细胞识别NP的多个结构域，在2003年SARS患者的长期记忆T细胞中也会对SARS-CoV-2NP作出反应(Le Bert N.Nature,2020,584(7821):457-462.)。因此，anti-SARS-CoV-2T细胞介导的免疫应答可能是对抗SARS-CoV-2感染的免疫记忆的关键。目前，缺乏关于生成的TCR克隆的动态变化以及主要参与抗病毒免疫过程中的T细胞相关功能的数据。