Imunogenicidade natural e induzida pelas vacinas contra a Covid-19 em uma coorte de trabalhadores da saúde
| dc.contributor.advisor1 | Valim, Valéria | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0002-0625-1308 | |
| dc.contributor.author | Gouvea, Maria da Penha Gomes | |
| dc.contributor.referee1 | Mill, Jose Geraldo | |
| dc.contributor.referee2 | Pinto, Lauro Ferreira | |
| dc.contributor.referee3 | Machado, Ketty Lysie Libardi Lira | |
| dc.contributor.referee4 | Duarte, Djane Braz | |
| dc.date.accessioned | 2025-01-31T22:56:02Z | |
| dc.date.available | 2025-01-31T22:56:02Z | |
| dc.date.issued | 2024-11-18 | |
| dc.description.abstract | The clinical profile of COVID-19 has been linked to age, pre-existing comorbidities, viral load, immunological profile, and individual vaccination status. This study resulted from two consecutive projects. Objectives: In the first phase, monitoring of symptoms and antibody production in a cohort of unvaccinated healthcare professionals over six months. The aim of the second phase was to evaluate the immunogenicity and duration of humoral response of the CoronaVac and AstraZeneca (ChAdOx1) vaccines in a cohort of workers for 180 days after the primary schedule and 180 days after booster dose with ChAdOx1 or Pfizer/BioNTech (BNT 162b2), in homologous and heterologous schemes. Method: Observational longitudinal study. The first phase included healthcare workers diagnosed with COVID-19 confirmed by RT-PCR. The presence of anti-nucleocapsid IgG and IgM antibodies against SARS-CoV-2 was detected by chemiluminescent microparticle immunoassay (ARCHITECT i1000SR, Abbott Laboratories, IL, USA). IgG results > 1.4 AU/mL and IgM > 1.0 AU/mL were considered seroconverted (group A), and those with values below were non-seroconverted (group B). Serologic tests were conducted at 15, 30, 45, 60, 90, and 180 days after COVID-19 symptoms onset. The second phase included healthcare workers which were immunized with two doses of CoronaVac or ChAdOx1 followed by a booster dose with ChAdOx1 or BNT 162b2 (BNT). Subjects underwent 8-9 blood collections for IgG anti-spike antibody levels (IgG-S) measurement, immediately before the first dose, 28 days after the first dose, immediately before the second dose, 28 days and 180 days after the second dose (*), immediately before the third dose, 28, 90, and 180 after the booster dose (#). IgG antibody titers to the SARS-CoV-2 spike receptor binding domain (IgG-S) were determined using a chemiluminescent microparticle immunoassay (CMIA) (ARCHITECT i1000SR, SARS-CoV-2 IgG II Quant assay, Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, USA). Results were expressed in arbitrary units per mL (AU/mL) and converted to Binding Antibody Units per mL (BAU/mL), as standardized by the World Health Organization (WHO). Results: The first phase included 73 healthcare workers with COVID-19. 4 subjects were separately evaluated due to reinfection. COVID-19 evolved mildly to moderately in all 69 subjects. Mean age was 40 (±10) years, 74% female, 78.3% with previous comorbidities, and 21.7% used at least one medication for chronic disease. Common initial symptoms were muscle pain (76.9%), headache (75.5%), anosmia (59.6%), ageusia (63.8%), rhinorrhea (58.4%), fever (52.2%), and cough (52.2%). After 30 days, persistent symptoms included anosmia (18.9%), asthenia (18.9%), adynamia (14.5%), muscle pain and ageusia (7.3%). IgG serology curve peaked on the 30th day with an average value of 3.25 AU/mL, and IgM peaked on the 15th day with an average value of 7.2 AU/mL, both showing progressive decline in subsequent serologies. Non-seroconversion for IgG or IgM was observed in 26% of participants (n=18). Among IgG seropositive individuals, 28.3% (n=15) maintained IgG reactivity for 180 days. The symptom Diarrhea had a 4-fold higher likelihood of IgM seropositivity, while sore throat and shortness of breath increased the likelihood by 6-fold for reactive IgG after 180 days. The 4 patients with recurrent infection belonged to the non-seropositive group. The mean period between infection and reinfection was 112 (± 65) days. The recurrence rate was 5.47%. Symptomatic period duration ranged from 3 to 22 days for the first infection and 5 to 19 days for the second infection. RT-PCR cycle threshold (Ct) data showed lower Ct values during COVID-19 recurrence in the four cases. All four participants became IgM and IgG seropositive during reinfection, with symptoms considered more severe in one participant requiring medical care and non-invasive respiratory support for 24 hours. In the second phase of this study, serological results from the first blood collection showed 42.8% IgG-S reactivity in the VAC group and 29.7% in the AZV group. In both groups, IgG-S levels increased [Geometric Mean Titers (95% CI)], with CoronaVac or ChAdOx1 [D28 = 12(10–15) vs. 71(57–88) and D28* = 115(96–137) vs. 488(407–586)]. Seroconversion rate at D28* was 100% in both groups. At D180, 88% of VAC participants remained reactive, and 100% in the AZV group. Sharp decline in titers averaged 3.73 times and 2.61 times in seronegative groups, and averaged 2.16 times and 1.66 times in seropositive, VAC and AZV groups, respectively. Six months after primary vaccination (D180), the geometric mean titer significantly decreased in VAC [30(24–39)] and AZV [186(155–226)]. Confirming this, PRNT neutralizing antibody test demonstrated higher geometric mean titers in the AZV group compared to VAC, regardless of serological status [237 (181–311) vs. 43 (34–55) seronegative and 748 (534–1,048) vs. 145 (111–189) seropositive], with high correlation (r = 0.93, p < 0.001). In the VAC seronegative group, soluble plasma mediators were increased at D28* compared to D28 and compared to AZV. The AZV seropositive group showed high levels of soluble plasma mediators at D28 and D28* compared to the VAC group. Levels of soluble immune mediators were reduced at D28 compared to D0 in both seronegative groups. At D28*, the CCL3, CCL2, IL-1B, IL-6, IFN-y, IL-5, VEGF, and PDGF set was increased, while the IL-12, IL-15, IL-17, IL-10, IL-13, FGF-basic, G-CSF, GM-CSF, and IL-2 set remained unchanged. Soluble mediators that differed between vaccine schemes were CCL11, CXCL8, CCL4, CCL5, CXCL10, TNF-a, IL-1Ra, IL-4, and IL-9, with the VAC seronegative group showing higher levels than AZV at D28*. On the booster day (D0#), all AZV group participants remained seropositive, while in the VAC group, seropositivity rate was 16% lower. Heterologous groups were formed: VAC/BNT, VAC/AZV, AZV/BNT, and 1 homologous group AZV/AZV. At D28#, heterologous groups showed stronger titers with VAC/AZV and VAC/BNT (45 times and 118 times, respectively) compared to AZV/BNT (29 times), while the homologous AZV/AZV scheme showed a slight increase (3.9 times). Heterologous schemes induced higher neutralizing antibody titers against the Wuhan ancestral lineage, Delta, and Omicron variants. Seropositivity rate for the Omicron variant was significantly lower in the homologous scheme (VAC/AZV = 93%; VAC/BNT = 100%; AZV/BNT = 100% vs. AZV/AZV = 64%). Following booster dose, antibody response in VAC or AZV groups showed exponential growth. VAC/BNT scheme induced titers as high as AZV/BNT and maintained them up to 180 days after the booster dose. Conclusion: IgM and IgG peak approximately 15/30 days after symptom onset. Natural infection with SARS CoV-2 does not provide similar protection in all individuals, and absence of specific antibodies may increase reinfection risk. Exacerbated symptoms in second infection may be associated with higher viral load. 28 days after the second dose, CoronaVac and AstraZeneca vaccines induced seroconversion in 100% of patients. CoronaVac induced lower titers and shorter duration of immunity compared to AstraZeneca. Higher activation of inflammatory response biomarkers was observed in the VAC group compared to the AZV group, possibly due to the multiplicity of antigens present in the inactivated virus vaccine. Heterologous booster with AstraZeneca or BNT 162b2 provided protection against the ancestral strain and Delta and Omicron variants, regardless of primary immunization scheme. Overall, kinetic analysis of IgGS reactivity reinforces the efficacy of the heterologous scheme in inducing antibody response to SARS-CoV-2. Additionally, the heterologous scheme produced higher geometric mean titers than the homologous regimen. Lower titers and faster decline of specific antibody levels suggest the need for a booster dose. | |
| dc.description.resumo | O quadro clínico da doença COVID-19 tem sido relacionado à idade, à comorbidades pré-existentes, à carga viral, ao perfil imunológico e ao status vacinal do indivíduo. Esse estudo foi resultado de dois projetos realizados consecutivamente. Objetivos: Na primeira fase, monitorar a sintomatologia e a produção de anticorpos em uma coorte de profissionais de saúde não imunizados durante seis meses. O objetivo da segunda fase do estudo foi avaliar a imunogenicidade e a duração da resposta humoral das vacinas CoronaVac e AstraZeneca (ChAdOx1) em uma coorte de trabalhadores durante 180 dias após o esquema primário e durante 180 dias após a dose de reforço com ChAdOx1 ou Pfizer/BioNTech (BNT 162b2), em esquemas homólogo e heterólogo Método: Estudo longitudinal observacional. A primeira fase incluiu trabalhadores da saúde diagnosticados com COVID-19 confirmado por RT-PCR. A presença de IgG e IgM anti-nucleocapsídeo contra o SARS-CoV-2 foi detectado por imunoensaio de micropartículas quimioluminescentes (ARCHITECT i1000SR, Abbott Laboratories, IL, USA). Resultados de IgG > 1,4 AU/mL e IgM >1,0 AU/mL foram considerados soroconvertidos (grupo A) e aqueles com valores abaixo, não-soroconvertido (grupo B). Testes sorológicos foram feitos 15, 30, 45, 60, 90 e 180 dias após o início dos sintomas de COVID-19. A segunda fase incluiu trabalhadores da saúde de um hospital universitário imunizados com duas doses de CoronaVac (VAC) ou ChAdOx1 (AZV), seguido de dose reforço com ChAdOx1 ou BNT 162b2 (BNT). Os sujeitos foram submetidos a 8-9 coletas de sangue para dosagem dos níveis de anticorpos IgG anti-spike (IgG-S), imediatamente antes da primeira dose, 28 dias após a primeira dose, imediatamente antes da segunda dose, 28 dias e 180 dias após a segunda dose, imediatamente antes da terceira dose, 28 dias, 90 dias e 180 dias após a dose reforço. Os títulos de anticorpos IgG para o domínio de ligação ao receptor de espícula SARS-CoV-2 (IgG-S) foram determinados usando um imunoensaio quimioluminescente de micropartículas (CMIA) (ARCHITECT i1000SR, ensaio SARS-CoV-2 IgG II Quant, Abbott Laboratories, Abbott Park, IL, EUA). Os resultados foram expressos em unidades arbitrárias/mL (AU/mL) e transformados em Unidades de Ligação de Anticorpos por mL BAU/mL, conforme padronização pela OMS. Resultados: A primeira fase incluiu 73 profissionais de saúde com COVID-19, sendo que 4 foram avaliados separadamente com quadro de reinfecção. Os 69 participantes tiveram COVID-19 com evolução leve a moderada. Idade média de 40 (±10) anos, 74% do sexo feminino, 78,3% tinham alguma comorbidade e 21,7% usavam pelo menos um medicamento para doença crônica. Os sintomas iniciais mais comuns foram dor muscular (76,9%), cefaleia (75,5%), anosmia (59,6%), ageusia (63,8%), coriza (58,4%), febre (52,2%), e tosse em (52,2%). Após 30 dias, sintomas persistentes foram anosmia (18,9%), astenia (18,9%), adinamia (14,5%), dores musculares e ageusia (7,3%). Curva de sorologia de IgG apresentou pico no 30º dia com valor médio 3,25 AU/mL e IgM no 15° dia com valor médio de 7,2 AU/mL, ambas com queda progressiva em sorologia posteriores. Não soroconvertidos para IgG ou IGM foram 26% dos participantes (n=18). Dentre os 10 soropositivo para IgG, 28,3% (n=15) mantiveram reatividade de IgG por 180 dias. Diarreia foi o sintoma com probabilidade 4 vezes maior em relação à soropositividade de IgM enquanto que dor de garganta e falta de ar aumentaram a probabilidade em 6 vezes na soropositividade de IgG reativo, após 180 dias. Os 4 pacientes com infecção recorrente pertenciam ao grupo não soropositivo. O período médio entre a infecção e reinfecção de foi de 112 (± 65) dias. A taxa de recorrência foi de 5,47%. A duração do período sintomático variou de 3 a 22 dias na primeira infecção e de 5 a 19 dias na segunda infecção. Os dados de RT-PCR cycle threshold (valores de Ct) mostraram que os quatro casos apresentaram valores de Ct mais baixos durante a recorrência de COVID-19. Todos os 4 participantes se tornaram soropositivos para IgM e IgG na reinfecção e sintomas foram considerados mais graves com um dos participantes precisando de cuidados médicos e suporte respiratório não invasivo por 24 horas. Na segunda fase deste estudo, os resultados sorológicos da primeira coleta de sangue mostraram 42,8% reativos ao IgG-S no grupo VAC e 29,7% no grupo AZV. Em ambos os grupos, os níveis de IgG-S foram crescentes [GMT (IC95%)] com VAC ou AZV [D28 = 12(1015) vs. 71(57–88) e D28* = 115(96–137) vs. 488(407–586)]. Taxa de soroconversão em D28* foi de 100% em ambos os grupos. No D180, 88% do VAC se mantiveram reativos e 100% no AZV. Queda acentuada dos títulos em média 3,73 vezes e 2,61 vezes nos grupos soronegativo e em média 2,16 vezes e 1,66 vezes nos grupos soropositivo VAC e AZV, respectivamente. Seis meses após a vacinação primária (D180), o título médio geométrico diminuiu significativamente em VAC [30(24–39)] e AZV [186(155–226)]. Corroborando, o teste de anticorpos neutralizantes PRNT demonstrou títulos médios geométricos mais altos no grupo AZV em relação ao VAC, independentemente do status sorológico [237 (181–311) vs. 43 (34–55) soronegativo e 748 (534–1.048) vs. 145 (111–189) soropositivo] com alta correlação (r = 0,93, p < 0,001). No grupo VAC soronegativo, os mediadores solúveis plasmáticos se mostraram aumentados tanto no D28* em relação ao D28 quanto em relação à AZV. O grupo AZV soropositivo apresentou altos níveis de mediadores solúveis plasmáticos nos D28 e D28* em comparação ao grupo VAC. Os níveis de mediadores imunes solúveis se encontraram reduzidos no D28 em relação ao D0 em ambos os grupos soronegativo. No D28*, o conjunto CCL3, CCL2, IL-1B, IL-6, IFN-y, IL-5, VEGF e PDGF se apresentou aumentado e o conjunto IL-12, IL-15, IL-17, IL-10, IL-13, FGF-basic, G-CSF, GM-CSF e IL-2, permaneceram inalterados. Os mediadores solúveis que se diferenciaram entre os esquemas vacinais foram os CCL11, CXCL8, CCL4, CCL5, CXCL10, TNF-a, IL-1Ra, IL-4, e IL-9, com o grupo VAC soronegativo apresentando níveis mais elevados que AZV no D28*. No dia da dose reforço (D0#), todos os participantes do grupo AZV continuavam soropositivo enquanto no grupo VAC a taxa de soropositividade foi 16% menor. Foi formado grupos heterólogos VAC/BNT, VAC/AZV, AZV/BNT e 1 grupo homólogo AZV/AZV. No D28# os grupos heterólogos apresentaram títulos mais robustos foram VAC/AZV e VAC/BNT (45 vezes e 118 vezes, respectivamente) em comparação ao AZV/BNT (29 vezes), enquanto o esquema homólogo AZV/AZV apresentou aumento discreto (3,9 vezes). Os esquemas heterólogos induziram títulos mais altos de anticorpos neutralizantes contra a linhagem ancestral de Wuhan, variantes Delta e Ômicron. A taxa de soropositividade para a variante Ômicron foi significativamente mais baixa no esquema homólogo (VAC/AZV = 93%; VAC/BNT = 100%; AZV/BNT = 100% vs. AZV/AZV = 64%). Posteriormente à dose reforço a resposta de anticorpos nos grupos VAC ou AZV apresentaram crescimento exponencial. O esquema VAC/BNT induziu títulos tão altos quanto AZV/BNT e assim se mantiveram até 180 dias após a dose reforço. Conclusão: O pico de IgM e IgG após ocorre com 15/30 dias após início dos sintomas, respectivamente. A infecção natural ao SARS-CoV-2 não induz proteção semelhante em todos os indivíduos e a ausência de anticorpos específicos pode aumentar o risco de reinfecção. Sintomatologia mais exacerbada na segunda infecção pode estar associada a uma carga viral mais elevada. As vacinas CoronaVac e AstraZeneca induziram soroconversão em 100% dos pacientes 28 dias após a segunda dose. CoronaVac induziu menores títulos e menor duração da imunidade comparado à AstraZeneca. Houve maior ativação dos biomarcadores de resposta inflamatória no grupo VAC comparado ao grupo AZV, o que pode ser relacionado à multiplicidade de antígenos presentes na vacina de vírus inativado. O reforço heterólogo com AstraZeneca ou BNT 162b2 induziu proteção contra cepa ancestral e as variantes Delta e Ômicron, independentemente do esquema primário de imunização. Em geral, a análise do cronograma cinético da reatividade de IgG-S reforça a eficácia do esquema heterólogo na indução de resposta de anticorpos ao SARS-CoV-2. Além disso, o esquema heteróloga produziu maiores títulos médios geométricos que o regime homólogo. Títulos mais baixos e queda mais rápida dos níveis de anticorpos específicos indicam necessidade de dose reforço. | |
| dc.description.sponsorship | Agência de fomento | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.ufes.br/handle/10/18305 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Doutorado em Saúde Coletiva | |
| dc.publisher.department | Centro de Ciências da Saúde | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Saúde Coletiva | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Vacina | |
| dc.subject | Resposta imunológica natural | |
| dc.subject | Resposta imune adaptativa | |
| dc.subject.cnpq | Saúde Coletiva | |
| dc.title | Imunogenicidade natural e induzida pelas vacinas contra a Covid-19 em uma coorte de trabalhadores da saúde | |
| dc.type | doctoralThesis |