Sustained IFN signaling is associated with delayed development of SARS-CoV-2-specific immunity

Elsa Brunet-Ratnasingham, Sacha Morin, Haley E. Randolph, Marjorie Labrecque, Justin Bélair, Raphaël Lima-Barbosa, Amélie Pagliuzza, Lorie Marchitto, Michael Hultström (), Julia Niessl, Rose Cloutier, Alina M. Sreng Flores, Nathalie Brassard, Mehdi Benlarbi, Jérémie Prévost, Shilei Ding, Sai Priya Anand, Gérémy Sannier, Amanda Marks, Dick Wågsäter, Eric Bareke, Hugo Zeberg, Miklos Lipcsey, Robert Frithiof, Anders Larsson, Sirui Zhou, Tomoko Nakanishi, David Morrison, Dani Vezina, Catherine Bourassa, Gabrielle Gendron-Lepage, Halima Medjahed, Floriane Point, Jonathan Richard, Catherine Larochelle, Alexandre Prat, Janet L. Cunningham, Nathalie Arbour, Madeleine Durand, J. Brent Richards, Kevin Moon, Nicolas Chomont, Andrés Finzi, Martine Tétreault, Luis Barreiro, Guy Wolf () and Daniel E. Kaufmann ()
Additional contact information
Elsa Brunet-Ratnasingham: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Sacha Morin: Université de Montréal
Haley E. Randolph: University of Chicago
Marjorie Labrecque: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Justin Bélair: Université de Montréal
Raphaël Lima-Barbosa: Université de Montréal
Amélie Pagliuzza: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Lorie Marchitto: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Michael Hultström: Uppsala University
Julia Niessl: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Rose Cloutier: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Alina M. Sreng Flores: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Nathalie Brassard: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Mehdi Benlarbi: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Jérémie Prévost: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Shilei Ding: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Sai Priya Anand: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Gérémy Sannier: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Amanda Marks: Uppsala University
Dick Wågsäter: Uppsala University
Eric Bareke: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Hugo Zeberg: Karolinska Institutet
Miklos Lipcsey: Uppsala University
Robert Frithiof: Uppsala University
Anders Larsson: Uppsala University
Sirui Zhou: Jewish General Hospital
Tomoko Nakanishi: Jewish General Hospital
David Morrison: Jewish General Hospital
Dani Vezina: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Catherine Bourassa: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Gabrielle Gendron-Lepage: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Halima Medjahed: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Floriane Point: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Jonathan Richard: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Alexandre Prat: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Janet L. Cunningham: Uppsala University
Nathalie Arbour: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Madeleine Durand: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
J. Brent Richards: McGill University
Kevin Moon: Utah State University
Nicolas Chomont: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Andrés Finzi: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Martine Tétreault: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)
Luis Barreiro: University of Chicago
Guy Wolf: Université de Montréal
Daniel E. Kaufmann: Centre de Recherche du Centre Hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM)

Nature Communications, 2024, vol. 15, issue 1, 1-19

Abstract: Abstract Plasma RNAemia, delayed antibody responses and inflammation predict COVID-19 outcomes, but the mechanisms underlying these immunovirological patterns are poorly understood. We profile 782 longitudinal plasma samples from 318 hospitalized patients with COVID-19. Integrated analysis using k-means reveals four patient clusters in a discovery cohort: mechanically ventilated critically-ill cases are subdivided into good prognosis and high-fatality clusters (reproduced in a validation cohort), while non-critical survivors segregate into high and low early antibody responders. Only the high-fatality cluster is enriched for transcriptomic signatures associated with COVID-19 severity, and each cluster has distinct RBD-specific antibody elicitation kinetics. Both critical and non-critical clusters with delayed antibody responses exhibit sustained IFN signatures, which negatively correlate with contemporaneous RBD-specific IgG levels and absolute SARS-CoV-2-specific B and CD4+ T cell frequencies. These data suggest that the “Interferon paradox” previously described in murine LCMV models is operative in COVID-19, with excessive IFN signaling delaying development of adaptive virus-specific immunity.

Date: 2024
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DOI: 10.1038/s41467-024-48556-y

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