RELATIONSHIP BETWEEN VIRAL VARIABILITY AND ANTIBODY RESPONSE IN SARS-CoV-2 INFECTION

Since December 2019 a novel type of betacoronavirus determined a pandemic, officially declared in 2020. The virus was later named SARS-CoV-2 and the related disease COVID-19. Since the beginning, it proved capable of generating mutations in the viral genome and, in particular, in the spike protein. Its mutations could increase the binding affinity between the viral protein and the cellular receptor and allowed the virus to evade neutralization by patient antibodies. The epidemiologic analysis in the Marche region performed during this study, showed that the pandemic was characterized by several waves of infections, each determined by the appearance of a new viral variant. This made us assume that mutations allowed the virus to evade neutralization by antibodies, allowing infection despite a strong neutralizing activity against previous variants. This aspect was investigated by performing microneutralization assays on volunteer subject’s sera samples collected after 20 days, 4 and 6 months and 1 year after the last immunological stimulation. It was observed that, after each immunological stimulation, the neutralizing activity of antibodies increased significantly. Furthermore, repeated stimuli strongly enhanced cross-neutralization against the other viral variants, that was typically marginal in subjects infected without vaccination. This could explain why the latest infection waves affected a limited part of the population. In addition, the greater the number of immunological stimuli, the longest neutralizing activity could be maintained, highlighting the importance of repeated immunological stimuli (among those, subsequent vaccinations) in curbing the incidence and the severity of SARS-CoV-2 infections, in particular in critical patients at risk of severe infection.

A partire da Dicembre 2019 un nuovo tipo di betacoronavirus ha determinato la pandemia ufficialmente dichiarata tale nel 2020. Esso è stato in seguito denominato SARS-CoV-2 e la relativa malattia COVID-19. Sin da subito il virus ha mostrato la sua variabilità, in particolar modo sulla proteina Spike. Esse, per esempio, determinavano un aumento della specificità di legame con il recettore cellulare o l’evasione dalla risposta immunitaria umana, compresa quella degli anticorpi neutralizzanti. Dall’analisi epidemiologica effettuata nella regione Marche durante questo studio è emerso che la pandemia è stata caratterizzata da diverse ondate di nuove infezioni e, in particolare, ciascuna di esse era associata ad una nuova variante virale. Tali varianti erano capaci di evadere la risposta degli anticorpi neutralizzanti, e quindi di determinare un nuovo picco epidemico. Lo scopo di questa tesi è stato approfondire la relazione tra il diffondersi di nuove varianti e la risposta immunitaria della popolazione: sono stati effettuati test di microneutralizzazione su sieri di volontari raccolti dopo 20 giorni, 4 e 6 mesi e un anno dall’ultima stimolazione immunologica. Da questo studio è emerso che l’attività neutralizzante degli anticorpi aumentava dopo ogni stimolazione. Inoltre, si è evidenziato l’aumento della cross-neutralizzazione da parte degli anticorpi stimolati da un contatto con una specifica variante, contro altre varianti virali, marginale nei soggetti non vaccinati ma contagiati la prima volta. Questo fenomeno potrebbe spiegare il fatto che le ultime ondate di nuove infezioni siano sempre più contenute rispetto alle precedenti. Inoltre, ripetuti stimoli immunologici hanno determinato anche una maggiore durata dell’attività neutralizzante, evidenziando così l’importanza degli stimoli immunologici ripetuti (incluse nuove dosi vaccinali) nella riduzione dell’incidenza e della gravità delle infezioni da SARS-CoV-2, soprattutto nella popolazione di pazienti critici.