Auswirkungen von Vacciniavirus-basierten Impfstoffen auf den Ausbruch des Affenpockenvirus im Jahr 2022

Es gab einen merklichen Unterschied zwischen dem Ausbruch der Affenpocken im Jahr 2022 (MPXV-2022) und früheren Ausbrüchen. Die vorherigen Ausbrüche führten zu einer kleinen Anzahl von Infektionen und waren meist lokal begrenzt, während der aktuelle Ausbruch innerhalb weniger Monate nach dem ersten Bericht am 7. Mai 2022 zu mehr als 53.000 bestätigten Fällen in mehr als 100 Ländern geführt hat. Der Affenpocken-Ausbruch von 2022 wurde am 23. Juli 2022 von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zu einer globalen Gesundheitsnotlage von internationaler Bedeutung erklärt. Phylogenetische Analysen von Genomsequenzen, die aus Proben stammen, die aus mindestens 15 Ländern gesammelt wurden, berichteten, dass die westafrikanische Klade von MPXV (MPXV-WA) am Ausbruch 2022 beteiligt sein. Dies ist jedoch ungewöhnlich, da diese Klade ein historisch niedriges Ausbruchspotenzial hat.

Lernen: Es wird erwartet, dass Vacciniavirus-basierte Impfstoffe eine hochgradig kreuzreaktive Immunität gegen das Affenpockenvirus 2022 hervorrufen. Bildnachweis: NIAID

Impfstoffe auf Basis des Vacciniavirus (VACV), die ursprünglich gegen Pocken entwickelt wurden, können zur Vorbeugung und Bekämpfung von Affenpocken eingesetzt werden. Drei bekannte VACV-basierte Impfstoffe sind verfügbar, darunter Impfstoffe der ersten, zweiten und dritten Generation. Die Verwendung von Impfstoffen der ersten Generation wie Dryvax wird aus Sicherheitsgründen nicht gegen MPXV empfohlen. Impfstoffe der zweiten Generation wie ACAM2000 sind jedoch im Vergleich zu Impfstoffen der ersten Generation relativ sicherer und können in den USA gegen Affenpocken eingesetzt werden.

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Derzeit wird ein Impfstoff der dritten Generation, das modifizierte Vacciniavirus Ankara (MVA-BN) von Bavarian Nordic, von den US-amerikanischen Centers for Disease Control and Prevention (CDC) sowie der WHO empfohlen, hauptsächlich für Hochrisikogruppen. MVA-BN ist ebenfalls ein VACV-basierter Impfstoff, kann sich jedoch nicht im Menschen replizieren und ist daher sicherer als die Impfstoffe der vorherigen Generation. Allerdings ist die Verfügbarkeit von MVA-BN derzeit begrenzt.

Obwohl beobachtet wurde, dass diese VACV-basierten Impfstoffe Unterschiede in den Sicherheitsprofilen und der Replikation aufweisen, wurde berichtet, dass sie starke T-Zell-Antworten und hohe neutralisierende Antikörpertiter hervorrufen. Einige frühere Studien zeigten auch ihre kreuzreaktiven und schützenden Immunantworten gegen verschiedene MPXV. Obwohl festgestellt wurde, dass MVA-BN und ACAM2000 MPXV-Infektionen verhindern, wurden diese Studien unter Verwendung der Kongobecken-Klade von MPXV (MPXV-CB) durchgeführt. Es liegen begrenzte Daten vor, die die Wirksamkeit und Kreuzreaktivität dieser Impfstoffe gegen die MPXV-WA-Klade unterstützen, die für den aktuellen Ausbruch verantwortlich ist.

Eine neue Studie, veröffentlicht in der Viren Ziel der Zeitschrift war es, die Kreuzreaktivität von VACV-basierten Impfstoffen gegen die für den Ausbruch im Jahr 2022 verantwortlichen MPXV-Viren zu untersuchen.

Über das Studium

Die Studie umfasste das Herunterladen vollständiger Genomsequenzen von MPXV-2022, Genomreferenzsequenzen von MPXV-CB und VACV und Referenzsequenzen für MVA-BN-, Dryvax- und ACAM2000-Impfstoffe aus mehreren Datenbanken für multiples Sequenz-Alignment. Die Beurteilung der Kreuzreaktivität der Impfstoffe erfolgte anhand der VACV-Referenzsequenz, da diese als Repräsentant für die VACV-basierten Impfstoffe diente. Zusätzlich wurden paarweise Sequenzalignments durchgeführt, um genetische Ähnlichkeiten zu erkennen.

Die Daten zu VACV-abgeleiteten T-Zell- und B-Zell-Epitopen wurden von der Immune Epitope Database (IEDB) erhalten. Es wurden acht VACV-Proteine ​​identifiziert, die als Ziele für neutralisierende Antikörper beim Menschen dienten, während 121 VACV-Proteine ​​als Ziele von T-Zellen identifiziert wurden. Schließlich wurde die Visualisierung von VACV-Protein-Kristallstrukturen durchgeführt.

Mapping-Mutationen, die in MPXV-2022 und MPXV-CB beobachtet wurden, auf der für VACV verfügbaren Struktur (EIN) H3L [PDB ID: 5EJ0] und (B) D8L [PDB ID: 4E9O] Oberflächenproteine. Die Kernstruktur jedes Proteins ist grau dargestellt, während Mutationen und ihre Markierungen gemäß dem Schema in der Legende gefärbt sind.

Studienergebnisse

Die Ergebnisse zeigten ungefähr 84 % genetische Ähnlichkeit zwischen MPXV-2022-Sequenzen und VACV-Referenzsequenzen. Es wurde festgestellt, dass die Sequenzen etwa 13 % Insertion/Deletion (Indel) und 3 % Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs) enthielten, was 27,5 k Indels und 6,5 k SNPs entspricht. Eine genetische Ähnlichkeit von 94 bis 98 % wurde für die acht identifizierten immunogenen Proteine ​​zwischen VACV sowie der MPXV-CB-Referenzsequenz und der MPXV-2022-Konsensussequenz beobachtet.

Dieselbe Mutationsstelle wurde in 4 der 8 Proteine ​​zwischen VACV- und den beiden MPXV-Sequenzen beobachtet. D8L und H3L erwiesen sich als die beiden Proteine ​​mit der höchsten Anzahl an Mutationen, die VACV ähnlich waren. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass alle gemeinsamen und einzigartigen Mutationen exponiert sind und daher durch neutralisierende Antikörper angegriffen werden können.

Darüber hinaus wurde auch ein hohes Maß an genetischer Ähnlichkeit zwischen T-Zell-Epitop-assoziierten 121-Proteinen von VACV sowohl mit MPXV-CB als auch mit MPXV-2022 beobachtet. Es wurde festgestellt, dass 71,6 % der von VACV stammenden T-Zell-Epitope exakte Ähnlichkeiten sowohl mit MPXV-CB als auch mit MPXV-2022 aufweisen. Bei über einem Viertel der T-Zell-Epitope zwischen VACV und beiden MPXV-Orthologen wurde jedoch eine genetische Variation beobachtet. Außerdem wurde beobachtet, dass 89,2 % der T-Zell-Epitope zwischen MPXV-CB und MPXV-2022 identisch waren.

Daher zeigte die aktuelle Studie ein hohes Maß an genetischer Ähnlichkeit zwischen dem aktuellen MPXV-2022 und MPXV-CB. Darüber hinaus wurde auch die genetische Ähnlichkeit zwischen diesen beiden MPXV-Orthologen und der VACV-Referenzsequenz beobachtet. Dies deutet darauf hin, dass die derzeit verfügbaren VACV-basierten Impfstoffe vor MPXV-2022 schützen können. Es sind jedoch weitere Studien erforderlich, um die Wirksamkeit dieser Impfstoffe gegen MPXV-2022 zu bestimmen.

Einschränkungen

Die aktuelle Studie hat gewisse Einschränkungen. Erstens sind weitere experimentelle Studien erforderlich, um die genetische Konservierung von Immunfaktoren bei miteinander verwandten Viren zu bestätigen. Zweitens umfasst die Studie nicht die Immundominanzhierarchie von Proteinen, die die Auswirkungen von Proteinmutationen erkennen können.

Referenz:

• Ahmed, SF et al. (2022). Es wird erwartet, dass Vacciniavirus-basierte Impfstoffe eine hochgradig kreuzreaktive Immunität gegen das Affenpockenvirus 2022 hervorrufen. Viren. doi: https://doi.org/10.3390/v14091960. https://www.mdpi.com/1999-4915/14/9/1960

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