Identification of natural killer markers associated with fatal outcome in COVID-19 patients.
Nadine Tarantino, Elena Litvinova, Assia Samri, Cathia Soulié, Véronique Morin, Alice Rousseau, Karim Dorgham, Christophe Parizot, Olivia Bonduelle, Alexandra Beurton, Makoto Miyara, Pascale Ghillani, Julien Mayaux, Raphael Lhote, Jean-Marc Lacorte, Anne-Geneviève Marcelin, Zahir Amoura, Charles-Edouard Luyt, Guy Gorochov, Amélie Guihot, Vincent Vieillard
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Nadine Tarantino: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Elena Litvinova: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Assia Samri: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Cathia Soulié: Sorbonne Université, Inserm, Institut Pierre Louis d'Epidémiologie et de Santé Publique (iPLESP), Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Laboratoire de Virologie, Paris, France.
Véronique Morin: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Alice Rousseau: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Karim Dorgham: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Christophe Parizot: Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (AP-HP), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Département d'Immunologie, Paris, France.
Olivia Bonduelle: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Alexandra Beurton: Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (AP-HP), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Service de Médecine Intensive-Réanimation et Pneumologie, Paris, France.
Makoto Miyara: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Pascale Ghillani: Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (AP-HP), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Département d'Immunologie, Paris, France.
Julien Mayaux: Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (AP-HP), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Service de Médecine Intensive-Réanimation et Pneumologie, Paris, France.
Raphael Lhote: Service de Médecine Interne 2, Institut E3M, Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Jean-Marc Lacorte: Sorbonne Université, Inserm, UMRS1166-ICAN Institute of Cardiometabolism and Nutrition, Paris, France.
Anne-Geneviève Marcelin: Sorbonne Université, Inserm, Institut Pierre Louis d'Epidémiologie et de Santé Publique (iPLESP), Assistance Publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Laboratoire de Virologie, Paris, France.
Zahir Amoura: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Charles-Edouard Luyt: Assistance Publique-Hôpitaux de Paris (AP-HP), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Service de Médecine Intensive-Réanimation et Pneumologie, Paris, France.
Guy Gorochov: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Amélie Guihot: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Vincent Vieillard: Sorbonne Université, Inserm, CNRS, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI-Paris), Hôpital Pitié-Salpêtrière, Paris, France.
Introduction: Increasing evidence has shown that coronavirus disease 19 (COVID-19) severity is driven by a dysregulated immunological response. Previous studies have demonstrated that natural killer (NK) cell dysfunction underpins severe illness in COVID-19 patients, but have lacked an in-depth analysis of NK cell markers as a driver of death in the most critically ill patients. Methods: We enrolled 50 non-vaccinated hospitalized patients infected with the initial virus or the alpha variant of SARS-CoV-2 with moderate or severe illness, to evaluate phenotypic and functional features of NK cells. Results: Here, we show that, consistent with previous studies, evolution NK cells from COVID-19 patients are more activated, with the decreased activation of natural cytotoxicity receptors and impaired cytotoxicity and IFN-γ production, in association with disease regardless of the SARS-CoV-2 strain. Fatality was observed in 6 of 17 patients with severe disease; NK cells from all of these patients displayed a peculiar phenotype of an activated memory-like phenotype associated with massive TNF-α production. Discussion: These data suggest that fatal COVID-19 infection is driven by an uncoordinated inflammatory response in part mediated by a specific subset of activated NK cells.