Correlates with Vaccine Protective Capacity and COVID-19 Disease Symptoms Identified by Serum Proteomics in Vaccinated Individuals

In the last two years, the coronavirus disease 19 (COVID-19) pandemic caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has been a scientific and social challenge worldwide. Vaccines have been the most effective intervention for reducing virus transmission and disease severity. However, genetic virus variants are still circulating among vaccinated individuals with different disease symptomatology. Understanding the protective- or disease-associated mechanisms in vaccinated individuals is relevant to advances in vaccine development and implementation. To address this objective, serum-protein profiles were characterized by quantitative proteomics and data-analysis algorithms in four cohorts of uninfected and SARS-CoV-2-infected vaccinated individuals with asymptomatic, non-severe, and severe disease symptomatology. The results show that immunoglobulins were the most overrepresented proteins in infected cohorts when compared to PCR-negative individuals. The immunoglobulin profile varied between different infected cohorts and correlated with protective- or disease-associated capacity. Overrepresented immunoglobulins in PCR-positive individuals correlated with protective response against SARS-CoV-2, other viruses, and thrombosis in asymptomatic cases. In non-severe cases, correlates of protection against SARS-CoV-2 and HBV together with risk of myasthenia gravis and allergy and autoantibodies were observed. Patients with severe symptoms presented risk for allergy, chronic idiopathic thrombocytopenic purpura, and autoantibodies. The analysis of underrepresented immunoglobulins in PCR-positive compared to PCR-negative individuals identified vaccine-induced protective epitopes in various coronavirus proteins, including the spike receptor-binding domain RBD. Non-immunoglobulin proteins were associated with COVID-19 symptoms and biological processes. These results evidence host-associated differences in response to vaccination and the possibility of improving vaccine efficacy against SARS-CoV-2.En los dos últimos años, la pandemia de la enfermedad por coronavirus 19 (COVID-19) causada por el coronavirus del síndrome respiratorio agudo severo 2 (SARS-CoV-2) ha sido un reto científico y social en todo el mundo. Las vacunas han sido la intervención más eficaz para reducir la transmisión del virus y la la gravedad de la enfermedad. Sin embargo, siguen circulando variantes genéticas del virus entre los individuos vacunados con diferente sintomatología de la enfermedad. La comprensión de los mecanismos de protección o de enfermedad asociados en individuos vacunados es relevante para avanzar en el desarrollo e implementación de la vacuna. Para abordar este objetivo, se caracterizaron los perfiles de proteínas séricas mediante proteómica cuantitativa y de análisis de datos en cuatro cohortes de individuos vacunados contra el SARS-CoV-2, no infectados y con sintomatología asintomática, no grave y grave. Los resultados muestran que inmunoglobulinas eran las proteínas más sobrerrepresentadas en las cohortes infectadas en comparación con individuos negativos a la PCR. El perfil de inmunoglobulinas varió entre las diferentes cohortes infectadas y se correlacionó con la capacidad protectora o asociada a la enfermedad. Las inmunoglobulinas sobrerrepresentadas en individuos positivos a la PCR se correlacionaron con la respuesta protectora contra el SARS-CoV-2, otros virus y trombosis en los casos asintomáticos. En los casos no graves, los correlatos de la protección contra el SARS-CoV-2 y el VHB junto con el riesgo de miastenia gravis y alergia y autoanticuerpos. Los pacientes con síntomas graves presentaban riesgo de alergia, púrpura trombocitopénica idiopática crónica y autoanticuerpos. El análisis de las inmunoglobulinas subrepresentadas en los individuos positivos a la PCR en comparación con los individuos negativos a la PCR identificó epítopos protectores inducidos por la vacuna en varias proteínas del coronavirus, incluido el dominio de unión al receptor de la espiga RBD. Las proteínas no inmunoglobulinas se asociaron con los síntomas y procesos biológicos de COVID-19. Estos resultados evidencian diferencias asociadas al huésped en la respuesta a la vacunación y la posibilidad de mejorar la eficacia de la vacuna contra el SARS-CoV-2