Immunological Profile and Viral Co-Infections in Cancer Patients Infected with Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) /
الـحـالــة المـنـاعـيـة والـعـدوى الـفـيـروسـيـة المُـشـتَرَكــة فـي مـرضـى الـسـرطـــان المـصابين بـفـيـروس كــورونــا 2 المرتبط بالمتلازمة التنفسية الحادة الشديدة (سـارس-كوف-2)
by Ahmed Mahmoud Muhammad Abdulhamid Mayla ; Supervisors Prof. Dr. Waleed Seif El-Din Mohamed Mostafa, Prof. Dr. Zeinab Fathy Abdallah El Kalinne, Prof. Dr. Abdel-Rahman Nabawi Zekri.
- 189 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 177-189.
Background and objective Coinfections and reactivation of persistent or latent viral infections such as different types of herpesviruses (HHV) and/or mea- sles virus (MeV) have been reported among COVID-19 patients. However, little is known about cancer patients who experienced SARS-CoV-2 infection. The pri- mary purpose of this study was to perform an overarching investigation on the cancer/COVID-19 cases accompanied with latent HHV and/or persistent MeV co- infections, contributing to improving cancer and/or COVID-19 patients health. Methods: An observational, prospective cross-sectional/case-control study was conducted on 4 groups (n = 147): newly diagnosed cancer patients in- fected with SARS-CoV-2 (n = 37), newly diagnosed cancer patients non-infected with SARS-CoV-2 (n = 13), apparently normal individuals infected with SARS- CoV-2 (n = 82) and finally a normal group non-infected with the virus is included (n = 15) according to the Institutional Review Board (IRB) of the NCI, Cairo University. Antibody responses were analyzed using indirect ELISA, and anti- body levels were compared between patients and controls. Potential re-activation, re-infection and/or co-infection were investigated using 4-fold (i.e. 400%) rise model criterion. Results: All samples were tested for SARS-CoV-2 viral infection using RT-PCR. Post COVID-19, herpes simplex viruses 1 and 2 (HSV1/2 or HHV1-2) recent infection, identified via pooled HSV1/2 IgM levels in plasma, increased significantly around three times more in COVID-19 patients (p = 0.007). Further- more, applying a 4-fold criterion to investigate latent HHV reactivation or re-in- fection: for HSV1/2 26.0% of cancer patients (n = 50) versus 0.0% of controls (n= 22) achieved a ≥ 4-fold rise in pooled HSV1/2 IgG antibody levels. Similarly, for Epstein-Barr virus (EBV or HHV-4) a ≥ 4-fold increase in 20.0% of cancer patients (n = 50) versus 4.9% of controls (n= 41) was detected through EBNA-1 IgG antibody levels (p = 0.034). Obviously, the measles virus IgG levels increased up to 78.0% in cancer patients (n = 50) versus 17.5% in non-cancerous group (n = 40, p <0.001). Reactivation of MeV in cancer and COVID-19 patients was 43.2% versus 30.8% cancer non-COVID-19 group, 3.3% normal COVID-19, and 0.0% in healthy volunteers (p <0.001). This study investigates the virological and immunological profiles of can- cer patients infected with SARS-CoV-2, comparing them to non-cancerous indi- viduals. Using real-time RT-PCR and ELISA techniques, significant differences were observed in SARS-CoV-2 IgG levels, with 68.0% positivity in cancer pa- tients compared to 90.2% in non-cancerous individuals (p = 0.012). The study also highlights the prevalence of other viral infections, such as HSV and EBV, in cancer patients, suggesting potential links to cancer progression. Elevated cyto- kine levels, including IL-6 (median 5.20 to 7.61, p = 0.026), IL-8 (median 1.99 to 52.78, p < 0.001), and TNF-α (median 2.72 to 3.50, p = 0.015), and chemokine levels, such as IP-10, MIP-1α, and MIP-1β, were consistent with previous COVID-19 research, indicating a hyperinflammatory state. Variations in IFN-α (median 0.22 to 4.81, p < 0.001), IL-3 (median 11.78 to 23.12, p = 0.001), MCP- 1, and Fractalkine (median 2.59 to 17.14, p < 0.001) levels underscore the com- plexity of the immune response. Elevated growth factors like FGF2, HGF, SCF, and VEGFA in cancer patients with COVID-19 suggest an enhanced biological response to the combined stress of malignancy and viral infection. Conclusion: Cancer patients infected with SARS-CoV-2 were at in- creased risk of HHV and MeV co-infection or reactivation. Elevated cytokine and chemokine levels indicate a hyperinflammatory state in COVID-19, consistent with previous research. However, variations in certain cytokines and chemokines highlight the complexity of the immune response. These findings emphasize the need for comprehensive biomarker panels to understand the immune profile in COVID-19 and cancer patients and underscore the importance of continued re- search to fully understand their implications for treatment and prognosis. الخلفية العلمية و الهدف من الرساله: تم الإبلاغ عن العدوى المشتركة وإعادة تنشيط العدوى الفيروسية المستمرة أو الكامنة مثل أنواع مختلفة من فيروسات الهربس (HHV) و / أو فيروس الحصبة (MeV) بين مرضى COVID-19. ومع ذلك ، لا يعرف سوى القليل عن مرضى السرطان الذين عانوا من عدوى SARS-CoV-2. كان الغرض الأساسي من هذه الدراسة هو إجراء تحقيق شامل في حالات السرطان / COVID-19 المصحوبة بعدوى HHV الكامنة و / أو العدوى المشتركة المستمرة MeV ، مما يساهم في تحسين صحة مرضى السرطان و / أو COVID-19 طرق البحث : أجريت دراسة مقطعية على 4 مجموعات (ن = 147): مرضى السرطان الذين تم تشخيصهم حديثا بالمصابين بفيروس SARS-CoV-2 (ن = 37) ، مرضى السرطان الذين تم تشخيصهم حديثا غير المصابين بفيروس SARS-CoV-2 (ن = 13) ، الأفراد العاديون على ما يبدو المصابون بفيروس SARS-CoV-2 (ن = 82) وأخيرا يتم تضمين مجموعة طبيعية غير مصابة بالفيروس (ن = 15) وفقا لمجلس المراجعة المؤسسية (IRB) التابع للمعهد الوطني للسرطان ، جامعة القاهرة. تم تحليل استجابات الأجسام المضادة باستخدام ELISA غير المباشر ، وتمت مقارنة مستويات الأجسام المضادة بين المرضى والضوابط. تم التحقيق في إمكانية إعادة التنشيط وإعادة العدوى و / أو العدوى المشتركة باستخدام معيار نموذج الارتفاع 4 أضعاف (أي 400٪).
النتائج: • تم اختبار جميع العينات بحثا عن العدوى الفيروسية ل SARS-CoV-2 باستخدام RT-PCR. بعد COVID-19 ، زادت العدوى الأخيرة لفيروسات الهربس البسيط 1 و 2 (HSV1 / 2 أو HHV1-2) ، التي تم تحديدها عن طريق مستويات HSV1 / 2 IgM المجمعة في البلازما ، بشكل ملحوظ حوالي ثلاثة أضعاف في مرضى COVID-19 (p = 0.007). • علاوة على ذلك ، فإن تطبيق معيار 4 أضعاف للتحقيق في إعادة تنشيط HHV الكامن أو إعادة العدوى: بالنسبة ل HSV1 / 2 ، حقق 26.0٪ من مرضى السرطان (ن = 50) مقابل 0.0٪ من المتوترين (ن = 22) ارتفاعا ≥بمقدار 4 أضعاففيمستوياتالأجسامالمضادةالمجمعة HSV1 / 2 IgG. وبالمثل ، بالنسبة لفيروس إبشتاين بار (EBV أو HHV-4) ، تم اكتشاف زيادة قدرها 4 أضعاف ≥في 20.0٪ من مرضى السرطان (ن = 50) مقابل 4.9٪ من الضوابط (ن = 41) من خلال مستويات الأجسام المضادة EBNA-1 IgG (p = 0.034). • من الواضح أن مستوياتIgG sفيروس الحصبة زاد بنسبة تصل إلى 78.0٪ في مرضى السرطان (ن = 50) مقابل 17.5٪ في المجموعة غير السرطانية (ن = 40 ، ص <0.001). • كانت إعادة تنشيط MeV في مرضى السرطان و COVID-19 43.2٪ مقابل 30.8٪ من مجموعة السرطان غير COVID-19 ، و 3.3٪ من COVID-19 الطبيعي ، و 0.0٪ في المتطوعين الأصحاء (p <0.001). • تبحث هذه الدراسة في الملامح الفيروسية والمناعية لمرضى السرطان المصابين بفيروس SARS-CoV-2 ، ومقارنتهم بالأفراد غير السرطانيين. باستخدام تقنيات RT-PCR و ELISA في الوقت الفعلي ، لوحظت اختلافات كبيرة في مستويات SARS-CoV-2 IgG ، مع 68.0٪ إيجابية في مرضىالسرطانمقارنة ب 90.2٪ في الأفراد الطبيعيين (p = 0.012). • تسلط الدراسة الضوء أيضا على انتشار العدوى الفيروسية الأخرى ، مثل HSV و EBV ، في مرضى السرطان ، مما يشير إلى وجود روابط محتملة لتطور السرطان. كانت مستويات السيتوكين المفعمة بالحيوية ، بما في ذلك IL-6 (المتوسط 5.20 إلى 7.61 ، p = 0.026) ، IL-8 (الوسيط 1.99 إلى 52.78 ، p < 0.001) ، و TNF-α (المتوسط 2.72 إلى 3.50 ، p = 0.015) ، ومستويات chemokine ، مثل IP-10 و MIP-1α و MIP-1β ، متوافقة مع أبحاث COVID-19 السابقة ، مما يشير إلى حالة فرط الالتهاب • الاختلافات في مستويات IFN-α (المتوسط 0.22 إلى 4.81 ، p < 0.001) ، IL-3 (الوسيط 11.78 إلى 23.12 ، p = 0.001) ، MCP-1 ، و Fractalkine (الوسيط 2.59 إلى 17.14 ، p < 0.001) تؤكد على تعقيد الاستجابة المناعية. تشير عوامل النمو المرتفعة مثل FGF2 و HGF و SCF و VEGFA في مرضى السرطان المصابين ب COVID-19 إلى استجابة بيولوجية معززة للإجهاد المشترك للأورام الخبيثة والعدوى الفيروسية
Text in English and abstract in Arabic & English.
SARS-CoV-2 فيروس كورونا المستجد
Cancer COVID-19 SARS-CoV-2 Human Herpesvirues (HHVs) Viral reactivation Cytokine storm