SARS-CoV-2 바이러스 감염은 경증 또는 무증상에서부터 ARDS (급성 호흡 곤란 증후군) 및 다기관 부전과 같은 중등도에서 중증 호흡기 질환, 사망에 이르기까지 다양한 임상 증상을 나타냅니다. 신체의 선천 면역 방어는 신호 전달 경로를 통해 전사 인자 배열을 활성화하는 패턴 인식 수용체 (PAR)와 관련되어 궁극적으로 다른 interferon과 chemokine인의 분비를 초래합니다. 적응면역 반응이 나타난 후 보호되거나, 통제되지 않은 경우  전염증성 cytokine (cytokine storm)의 방출이 증가하는 심각한 형태의 감염으로 이어집니다. 이러한 면역 반응의 본질과 개인마다 차이가 나는 이유에 대해서는 아직 잘 알려져 있지 않습니다.

심층 면역 프로파일링 기법은 개인의 면역 반응 본질을 철저하게 이해할 수 있도록 하고 개인 반응의 차이를 밝히고 이를 다양한 질병의 임상 패턴, 중등도, 진행과 연관시키는데 사용할 수 있습니다. High-dimensional 유세포 분석은 면역 반응의 정확한 특성과 다양성에 대해 심층적인 통찰력을 얻을 수 있도록 하는 강력한 도구입니다.

“COVID-19 환자의 심층 면역 프로파일링을 통해 치료적 의미가 있는 분명한 면역형을 확인했다.,” 라는 간행물에서 Mathew et al.은 COVID-19  환자(n=~125)의 면역 프로파일의 일반적 분포를 이해하기 위해 high-dimensional 유세포 분석을 사용하고, 각 면역 프로파일의 면역 특징을 조사했습니다. 이 관찰 연구에서 연구진은 몇 가지 패턴을 발견했습니다.

• 건강한 기증자(healthy donor, HD) 및 회복된 기증자(recovered donor, RD)에 비해 COVID-19 환자에서 B cell과 CD3 T cell 빈도가 현저하게 감소했습니다. CD4 T cell에 비해 CD8 T cell이 우선적으로 손실된다는 것이 관찰되었습니다.
• High-dimensional 유세포 분석에서 림프구 활성화 및 분화의 차이가 밝혀졌습니다.
• COVID-19 환자 subset에서 CD8 T cell 활성화는 KI67+ and HLA-DR+CD38+ non naïve CD8 T cells의 유의미한 증가로 trigger 되었습니다.
• 감염으로 다양한 CD4 T cell 반응이 나타났습니다. High-dimensional tSNE 분석에서 COVID-19 환자에서 활성화된 CD4 population이 뚜렷하게 나타났습니다.
• 환자 subset에서 COVID-19 환자 간 cytokine 수준 차이(예: CXCL10)이 관찰되었지만, 다른 사람들의 경우 증가하지 않았습니다.
• COVID-19 환자에서 뚜렷한 B cell population이 관찰되었습니다.  여러 surface marker 발현 측면에서 건강한 기증자와 회복된 기증자의 표현형이 달랐습니다.
• Naïve B cell population frequency는 COVID-19 환자와 HD 및 RD population과 비슷했지만 class-switched (IgD-CD27+) 및 not-class-switched (IgD+CD27+)이었습니다. Memory B cell population의 경우 빈도가 줄었습니다. 반면 CD27-IgD- B cells 및CD27+CD38+ plasmablasts는 현저하게 증가했습니다.
• COVID-19 환자들 사이에서 plasmablasts 반응 역시 상이하게 나타났습니다.
• 질병이 진행되면서 non-naïve CD8 T cells, non-naïve CD4 T cells, B cells의 면역반응에서 안정적인 시간적 관계가 관찰되었습니다.
• 전산분석을 통해 질병 중증도 trajectory와 연관성이 있을 수 있는 뚜렷한 immune population이 밝혀졌습니다.
• 강력한 CD4 T cell 활성화, cTFH cell의 감소 또는 부재,  effector 증식 또는 exhausted CD8 T cell및 T-bet + plasmablast는 더욱 심각한 질병과 관련이 있었습니다.
• Effector CD8 T cell, CD4 T cell 활성화 감소, proliferating plasmablast, memory B cell에 대한 보다 전통적인 반응은 강력한 T cell 및 B cell 반응을 하지 못한 환자와 관련성이 있었다.

논문 에서 세부적인 내용 확인이 가능합니다.