COVID-19 Vaccination. A study on red blood cells (RBCs) and their impact on the immune system

Abstract

Red blood cells (RBCs) are emerging as regulators of the innate immune response by interacting with inflammatory molecules, including cytokines/chemokines, nucleic acids, and pathogens, thereby modulating immune responses. This thesis investigated how RBCs impact immune responses after COVID-19 vaccination, focusing on (a) cytokine profiles in RBCs and their conditioned media (RBC-CM) before and after vaccination; (b) RBC effects on peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) activity, especially T-cell expansion. The initial phase optimized the ELISA assay for TNF-α, establishing Lysis Method 2 and a 1000 μg total protein extract as optimal parameters. TNF-α presence was confirmed in both RBCs and RBC-CM. IL-1β, IL-6, IL-12, IL-15, and TNF-α cytokines were, then, analyzed in RBCs and RBC- CM samples, from healthy subjects (n=8) across different time points (T0-T4) of COVID-19 vaccination (Biobank-COVID-19 vaccines). The results revealed that these proinflammatory cytokines are bound to or can be released from cultured RBCs in varying amounts in response to vaccination. Similar temporal modulation in plasma following COVID-19 vaccination has been described for these cytokines, suggesting an interaction between plasma and RBC might exist in response to vaccine-induced proinflammatory cytokine signaling. The subsequent phase delves into RBC samples (T0-T4) and PBMC interactions in cell culture. ELISA assays measuring IL-12, IL-15, TNF-α, and IFN-γ in culture medium showed that RBCs presenting differential cytokine profiles in response to vaccination can in turn differentially modulate PBMC cytokines secretion in vitro with potential downstream consequences in the immune activity of these cells. Preliminary flow cytometry results suggested a specific T-cell subpopulations expansion in response to vaccination in the presence of RBCs. This study provides initial insights into cytokine changes in RBCs post-vaccination and their influence on PBMC cytokine response and T-cell subpopulation expansion. Further research confirming these findings will be necessary to better understand the complex interplay that might exist between RBCs and immune cells during vaccination-induced immunization.

Os glóbulos vermelhos (GVs) têm surgido como reguladores da resposta imunitária inata, interagindo com moléculas inflamatórias, incluindo citocinas/quimiocinas, ácidos nucleicos e patógenos, influenciando as respostas imunológicas. Neste estudo, investigámos o impacto dos GVs nas respostas imunitárias após a vacinação COVID-19, focando-nos: (a) nos perfis de citocinas dos GVs e dos seus meios condicionados (GV-CM) antes e após a vacinação; (b) nos efeitos dos GVs na atividade das células mononucleares do sangue periférico (CMSP), especialmente na expansão das células T. Na primeira fase, otimizamos a técnica ELISA para TNF-α nos GVs e nos GV-CMs, estabelecendo parâmetros como o Método de Lise 2 e a quantidade de 1000 μg de proteína total nos GVs. Presença de TNF-α foi confirmada em ambas as amostras. IL-1β, IL-6, IL-12, IL-15 e TNF-α foram analisadas por ELISA, nas amostras de GV e GV-CM de indivíduos saudáveis (n=8), em diferentes momentos (T0-T4) da vacinação COVID- 19 (Biobanco de Vacinas-COVID-19). Estas citocinas pró-inflamatórias mostraram estar ligadas aos GVs ou a serem libertas em quantidades variáveis em resposta à vacinação. No plasma, esta modulação temporal após a vacinação COVID-19 já foi observada, sugerindo uma possível interação entre o mesmo e os GVs em resposta à sinalização pró-inflamatória induzida pela vacina. Posteriormente, avaliaram-se as interações entre as amostras de GV (T0-T4) e as CMSP em cultura celular. A análise de IL-12, IL-15, TNF-α e IFN-γ no meio de cultura indicou que os GVs com diferentes perfis de citocinas em resposta à vacinação podem modular a secreção de citocinas pelas CMSP in vitro, afetando potencialmente a atividade imunitária dessas células. Resultados preliminares da citometria de fluxo sugeriram uma expansão específica de subpopulações de células T em resposta à vacinação na presença de GV. Este estudo fornece uma perspetiva inicial sobre as alterações das citocinas nos GV após a vacinação e o seu impacto na resposta das CMSP. No entanto, é necessário validar estas descobertas e compreender melhor a complexa interação entre os GV e as células do sistema imunitário durante a imunização induzida pela vacinação contra a COVID-19.