Search
​​​​​​​Study: Vaccination induces broadly neutralizing antibody precursors to HIV gp41. Image Credit: Salov Evgeniy/Shutterstock.com

אסטרטגיה חדשה מכוונת לתאי B נדירים לפיתוח יעיל של חיסון נגד HIV

מחקר שפורסם לאחרונה ב-Nature Immunology הראה כי ננו-חלקיקים של פיגום אפיטופים המכוונים לקו נבט מעלים מבשרי נוגדנים מנטרלים רחבה (bnAb) נדירים נגד וירוס הכשל החיסוני האנושי (HIV).

מחקר: חיסון גורם לנטרול נרחב של מבשרי נוגדנים ל-HIV gp41. קרדיט תמונה: Salov Evgeniy/Shutterstock.com

רקע כללי

הגנה רחבה על חיסונים מפני וירוסים מגוונים מבחינה אנטיגני, כגון נגיף בטא, וירוס הפטיטיס C, HIV, וירוס שפעת, דורשת bnAbs נגד האפיטופים המשמרים על גליקופרוטאין ממברנה משתנים. בעוד ש-bnAbs חד שבטיים זוהו עבור וירוסים אלה, יש צורך באסטרטגיות ליצירת bnAbs עם סגוליות מחייבות מוגדרות מראש ותכונות גנטיות.

בתכנון חיסונים ממוקדי קו נבט, האימונוגן הראשוני מעורר תגובות מתאי B נדירים של bnAb-מבשר עם התכונות הגנטיות הנדרשות לפיתוח bnAb. לאחר ההכנה, חיזוק רציף עם אימונוגנים הדומים לגליקופרוטאין מקומיים יכול להנחות את הבשלת תאי B לייצור bnAbs כנגד אפיטופ היעד.

גישה זו הוכחה עבור bnAbs מסוג VRC01 עבור אתר הקישור של מעטפת HIV ל-CD4 בבני אדם. עם זאת, רוב ה-bnAbs מסוג VRC01 מציגים אינטראקציות דומיננטיות של שרשרת כבדה הקובעת אזור 3 (HCDR3).

BnAbs דומיננטיים ב-HCDR3 כנגד האזור החיצוני הממברנה-פרוקסימלי של חלבון ה-HIV (Env) יהיו קריטיים שכן ל-bnAbs כאלה (למשל, DH511, LN01 ו-10E8) יש רוחב נטרול גבוה.

המחקר והממצאים

במחקר הנוכחי, חוקרים פיתחו ננו-חלקיקים של פיגום אפיטופ מכווני קו נבט כדי לגרום לתגובות HCDR3-דומיננטיות של bnAb-מבשר מסוג 10E8. ראשית, הם בחרו באחד מפיגומי האפיטופ ב-MPER, כלומר, T117v2, לצורך אופטימיזציה.

הפיגום הפגין כריכה חזקה ל-10E8 בוגר, אך לא הצליח להיקשר למבשרים אחרים מסוג 10E8 שזוהו בחיפוש מסד נתונים של הדור הבא (NGS) (מבשרי NGS).

לאחר מכן, הצוות ביקש לפתח אימונוגנים המבוססים על T117v2 בעלי התכונות הבאות – זיקה של ≥ 10 מיקרומטר ל-10E8 unmutated common ancestor (UCA) ומבשרי NGS, שיפוע זיקה לנוגדנים מסוג 10E8, תצוגה רב ערכית על ננו-חלקיקים חד-רכיבים בהרכבה עצמית , ואתרי גליקוזילציה מקושרים ל-N.

בהתאם לכך, אופטימיזציה איטרטיבית של קישור T117v2 ל-10E8 מסיק קו נבט, מבשרי NGS ו-UCA הניב סדרה של אימונוגנים (10E8-GTs).

פיגומי 10E8-GT אלה עברו מולטימריזציה באמצעות מיזוג עם ננו-חלקיקים בהרכבה עצמית של חיידקים היפר-תרמופילים. אתרי גליקוזילציה מקושרים ל-N נוספו למשטחי הפיגום כדי להפחית תגובות מחוץ למטרה.

פיגומים אלה ייצבו את MPER בקונפורמציה הקשורה ל-10E8 וערבו HCDR3s מסוג 10E8 הדומים לאינטראקציות 10E8-glycoprotein 41 (gp41). לאחר מכן, הצוות העריך את יכולתו של רפרטואר קולטן תאי B נאיבי (BCR) להגיב לאימונוגנים 10E8-GT.

בממוצע, 10E8-GT12, 10E8-GT10.1 ו-10E8-GT9.2 נקשרו ל-0.7%, 0.8% ו-0.05% מתאי B נאיביים (מתורמי HIV-סרוננגטיביים).

מתוך תאים קושרי פיגומים אלו, 97%, 94% ו-81% לא נקשרו לגרסאות 10E8 epitope-knockout (KO) של מבני 10E8-GT המקבילים וכונו BCRs ספציפיים לאפיטופים.

רצף BCR הראה ש-BCR-ספציפיים לאפיטופים הועשרו עבור HCDR3s ארוכים ומוטיב הקישור (YxFW) ב-HCDR3 בהשוואה למערכי נתונים בקרה לא ממוינים.

בסך הכל, 16%, 23% ו-18% מה-BCRs הספציפיים לאפיטופים ממוינו עם 10E8-GT12, 10E8-GT10.1 ו-10E8-GT9.2, בהתאמה, העונים על הקריטריונים עבור HCDR3s מסוג 10E8.

לאחר מכן, החוקרים סינתזו נוגדנים חד שבטיים (mAbs) מתאי B אשר מיינו עם 10E8-GT12, 10E8-GT10.1 או 10E8-GT9.2 והיו בעלי HCDR3s מסוג 10E8 או שאינם מסוג 10E8. הם גילו כי ל-60 (מתוך 70) 10E8 דמויי mAbs הייתה זיקה לבדיקת המיון שלהם.

ניסויים נוספים הצביעו על כך שפיגומי 10E8-GT התחברו באופן סלקטיבי ל-BCRs נאיבי עם HCDR3s בדרגת 10E8 וקשרו אותם עם זיקה המאפשרת יעילות יעילה. in vivo הפעלת תאי B.

לאחר מכן, הצוות בדק האם אימונוגנים מסוג 10E8-GT מעוררים תגובות מסוג 10E8 בעכברים עם מבשרים מגוונים מסוג 10E8. לשם כך, hD3-3/Jחפותחו 6 עכברים, בהם מקטעי עכבר JH1-JH4 ו-DQ52 הוחלפו ב-J אנושיח6 ו-Dח3-3 קטעים, בהתאמה.

עכברים אלו חוסנו עם חלבונים עם אדג'ובנט 10E8-GT10.2 12mer, 10E8-GT12 24mer, 10E8-GT12 12mer, mRNA lipid nanoparticle (LNP) המקודד 10E8-GT12 24mer, או שליטה 10KOE8-GTmer.

שישה שבועות לאחר מכן, BCRs ספציפיים לאימונוגן של אימונוגלובולין D (IgD) IgM רצף תאי B. כל האימונוגנים, מלבד הביקורת, העלו HCDR3s מסוג 10E8 והועשרו במוטיב YxFw ו-HCDR3s ארוכים.

כל העכברים שחוסנו עם 10E8-GT12 12mer או 10E8-GT10.2 12mer ו-11 שחוסנו עם 10E8-GT12 24mer היו בעלי HCDR3s ניתנים לזיהוי מסוג LN01.

לפיכך, 10E8-GT12 נמסר כתגובות הנגרמות על ידי חלבון או LNP ממבשרים מגוונים ושיעורי 10E8 ו-LN01. in vivo.

לאחר מכן, החוקרים חיסנו את מקקי הרזוס עם 10E8-GT10.2 12mer ו-saponin/mono-phosphoryl A lipid A nanoparticle (SMNP) אדג'ובנט באמצעות משטר העלאת מינון למשך 14 ימים.

מקוק לבקרה קיבלו טרימר HIV-1 Env מיוצב חסר MPER. CD71 חזק+CD38 תגובות של תאי B נצפו במרכזי הנבט (GCs) עד שבוע 10. יש לציין, 10E8-GT10.2 12mer העלה תגובות GC חזקות לאפיטופים ספציפיים.

למקוקים שחוסנו עם 10E8-GT10.2 12mer היו HCDR3s בדרגת 10E8 ניתנים לזיהוי ב-CD71+CD38GCs ו-IgDCD20+ תאי זיכרון B בדם היקפי. לעומת זאת, HCDR3 בודד דמוי 10E8 זוהה בלמעלה מ-9000 BCRs מבקרות.

לבסוף, החוקרים העריכו את הקישור של נוגדנים פוסט-פריים ל-10E8-B1, פיגום אפיטוף מקורי מלא עם מוטציה אחת (לצורך מסיסות). 10E8-B1 חסרה זיקה לחברי שושלת 10E8 המוקדמים, אך הייתה לו זיקה גבוהה במיוחד ל-10E8 בוגר.

10E8-B1 נקשר ל-10% מהנוגדנים מסוג 10E8 המושרה על ידי ננו-חלקיקים 10E8-GT ו-25% מאלה שהועברו על ידי 10E8-GT10 12mer.

מסקנות

החוקרים פיתחו אימונוגנים באמצעות מיקוד לקו נבט, פיגומי אפיטופים וננו-חלקיקים. האימונוגנים העלו בעקביות מבשרי HIV bnAb מסוג 10E8 בשני דגמי עכברים ומקוקי רזוס. לפיכך, הממצאים ממחישים שניתן לעצב פיגומי אפיטופ כדי להפעיל תגובות ממבשרי bnAb נדירים ולבחור להתבגרות חיובית.

יחד, החוקרים מציבים את הננו-חלקיקים 10E8-GT כאימונוגנים להפעלת חיסון MPER. פיגומי האפיטופ נקשרו ובודדו מבשרי bnAb נאיביים מדם היקפי אנושי.

חוץ מזה, אספקת mRNA-LNP של 10E8-GT12 24mer גרמה לתגובות דומות כמו חיסון חלבון עם SMNP, התומכת בפוטנציאל לבדיקה קלינית מהירה.

דילוג לתוכן