Ultrapotentní IgM protilátky izolované od těhotné ženy s virem Zika jsou slibné jako imunoterapie

Ultrapotentní IgM protilátky izolované od těhotné ženy s virem Zika jsou slibné jako imunoterapie

Infekce virem Zika (ZIKV) je potenciálně teratogenní onemocnění, které způsobuje, že až jedno ze sedmi dětí narozených infikovaným matkám trpí neurovývojovými deficity. Nová studie zveřejněná v časopise buňka ukazuje, že některé matky se vyhýbají zranění svých dětí, protože si vyvinou vysoce účinnou neutralizační protilátku. To demonstruje důležitost takových protilátek při ochraně plodu před virem Zika a zároveň představují potenciálně užitečnou protilátku při prevenci infekce plodu.

Učit se: IgM specifický pro virus Zika vyvolaný během těhotenství vykazuje ultrapotentní neutralizaci. Fotografický kredit: NIAID

zavedení

ZIKV se objevil v Americe a brzy se ukázalo, že je vertikálně přenášen, což vedlo k tomu, že se významná menšina postižených dětí narodila s mikrocefalií a jinými vrozenými anomáliemi. Mezitím, dokonce i u normálně vypadajících kojenců, došlo k významnému výskytu neurovývojových poruch po infekci matky ZIKV během těhotenství o několik let dříve.

Je zajímavé, že ZIKV obvykle nezpůsobuje onemocnění u dospělých; je zodpovědný především za teratogenní následky během těhotenství. Například v Brazílii bylo v letech 2015-16 zaznamenáno 11 000 případů mikrocefalie pocházejících z jediného ohniska. Proto je během těhotenství nutná ochranná imunita zahrnující neutralizační protilátky (nAbs).

Předchozí studie referovaly především o nAb třídy imunoglobulinů G (IgG), ačkoli protilátky IgM mají překvapivě dlouhodobou roli u flavivirových infekcí, jako je virus žluté zimnice a infekce virem západonilské horečky. To je založeno na konvenční koncepci, že během akutní fáze infekce se dočasně tvoří protilátky IgM, které se skládají z protilátek s nízkou afinitou bez neutralizační kapacity. To však popírá časné neutralizační protilátky IgM u takových infekcí.

Protilátky IgM jsou pentamerní a váží se na pětkrát více epitopů než protilátky IgG. Hustě sbalené opakující se struktury těchto virů jsou využívány, což umožňuje, aby byly B buněčné receptory vázány protilátkami IgM v multivalentních poměrech. To zase podporuje stimulaci B buněk a klonální selekci protilátek.

Výsledkem jsou specifické IgM protilátky proti ZIKV po několika letech, na rozdíl od pětidenního poločasu IgM v normálních případech. To naznačuje selekci B buněk exprimujících ZIKV-specifický IgM s následnou expanzí během takové infekce.

"Ačkoli je neutralizační aktivita primárně připisována protilátkám izotypu IgG, IgM může hrát nedoceněnou roli v imunitě ZIKV... zejména v těhotenství."

B lymfocyty jsou nejprve stimulovány k uvolňování interleukinu (IL-10), poté je jejich produkce potlačena, což umožňuje přežití zralých B lymfocytů, ale snižuje počet naivních B lymfocytů během těhotenství. Vzhledem k tomu, že posledně jmenované produkují protilátky IgM, tento posun směrem k buňkám vylučujícím paměť a protilátky formuje profil IgG a IgM nAb během těhotenství.

Současná studie, která bude publikována v Cell, zkoumala neutralizační účinky IgM protilátek u těhotných žen. Soubor zahrnoval deset žen, osm s akutní a ostatní se sekundární infekcí ZIKV, tedy po předchozí expozici viru dengue (DENV).

Co studie ukázala?

Výsledky ukazují, že všechny infikované ženy měly vysoké hladiny anti-ZIKV protilátek po celou dobu těhotenství od doby infekce. Anti-ZIKV IgM byl nalezen u všech subjektů, přičemž jeden subjekt vykazoval perzistentní IgM po 406 dnech

Výzkumníci také zjistili, že ZIKV je částečně neutralizován protilátkami IgM, přičemž nejvyšší procento ~ 80 % bylo zjištěno u subjektu, který také vykazoval nejdelší přetrvávání IgM neutralizujícího ZIKV 100 dní po nástupu příznaků. Neutralizace IgM je proto nejdůležitější v prvním trimestru těhotenství s primární nebo sekundární infekcí ZIKV.

Čtyři ze sedmi žen s pozdními IgM protilátkami však vykazovaly neutralizační kapacitu až 210 dní po nástupu příznaků, přičemž všechny byly sekundárními případy. Je zajímavé, že většina ZIKV-reaktivních IgM nebyla ZIKV-neutralizující IgM.

Vědci zkoumali repertoár B buněk z krevních vzorků infikovaných matek.

To vedlo k identifikaci devíti samostatných B buněčných linií, které produkovaly protilátky vázající ZIKV v periferní krvi matek infikovaných ZIKV. Navíc bylo zjištěno, že tyto B-lymfoblastoidní buněčné linie (B-LCL) obsahují jednu, která produkovala IgM protilátku DH1017.IgM v pentamerní formě.

E-Book Protilátky

Kompilace top rozhovorů, článků a novinek za poslední rok. Stáhněte si bezplatnou kopii

Tato nAb dozrála, jak ukazuje skutečnost, že prošla somatickou mutací. Byl vysoce specifický pro ZIKV, nereagoval na jiné flaviviry a vykazoval ultrapotentní neutralizaci ZIKV. V přímém srovnání se známými ZIKV-neutralizujícími IgG monoklonálními protilátkami (mAb) překročilo jeho neutralizační rozmezí 8- až více než 10 000-násobně. Jakákoli neutralizační protilátka s poloviční maximální inhibiční koncentrací (IC50) nižší než 10 ng/ml může být popsána jako ultrapotentní.

Tato ultrapotence přímo souvisela s jeho izotypem IgM a rekombinantním DH1017. IgG protilátky vykazovaly mnohem slabší interakce se ZIKV. Je pozoruhodné, že DH1017.IgM nevykazoval zesílení infekce závislé na protilátkách (ADE) in vitro, ani klon B buněk nereagoval s lidskými autoantigeny, aby způsobil autoimunitní onemocnění.

Když byl podán myším před vystavením smrtelným dávkám viru, zabránil virémii lépe než IgG protilátky. Zatímco všechny exponované kontrolní myši zemřely na infekci, ty léčené DH1017.IgM přežily a vykazovaly snížení virémie na hranici detekce. I při poloviční dávce všechna zvířata přežila, ale virémii bylo zabráněno méně účinně. Protilátka byla detekovatelná až čtyři dny po expozici viru.

Opět, "dekavalentní DH1017.IgM pentamer chrání před onemocněním ZIKV u myší a kontroluje virémii účinněji než bivalentní DH1017.IgG monomer."

Tyto výsledky ukazují, že multivalentní izotyp IgM je zodpovědný za vynikající neutralizační kapacitu.

Virus má pětinásobnou symetrii s vícenásobnými ektodoménovými (E) glykoproteinovými jednotkami na povrchu. Další studie struktury protilátky odhalila, že „ramena pentameru DH1017.IgM se mohou ohýbat směrem k povrchu viru a že každé rameno může kontaktovat epitopy sousedních asymetrických jednotek“. Tento dekavalentní způsob rozpoznávání antigenu dává IgM protilátce výhodu oproti bivalentnímu kontaktu možnému s IgG protilátkami.

IgM protilátky se mohou také vázat na páry epitopů na různých virionech a zesíťovat je za vzniku agregátů. Oba způsoby rozpoznávání antigenu mohou fungovat současně.

Jaké jsou účinky?

Na základě nálezů u myší se zdá, že DH1017.IgM je dobrým kandidátem pro imunoterapii proti ZIKV. Stejně jako ostatní flaviviry, ZIKV indukuje perzistentní protilátky IgM, které by mohly pomoci neutralizovat virus během prvních tří měsíců těhotenství.

To je podpořeno předchozím pozorováním, že ve většině případů infekce ZIKV vymizela během dvou týdnů po infekci, pravděpodobně v důsledku časné maximální produkce IgM protilátek, které kontrolují virus. Současná studie ukazuje, že je tomu tak i v těhotenství.

Budoucí studie by měly prozkoumat, jak souvisí hladiny IgM s přetrvávající virémií. U ženy s nejdelším obdobím virémie se po prvním vrcholu neutralizační aktivity IgM 14 dnů po nástupu symptomů objevil druhý vrchol ~70 dnů, během kterých se objevil DH1017.IgM. Somatická mutace této buněčné linie naznačuje, že jde o paměťovou B buňku exprimující IgM, možná ze skupiny IgM+ paměťových B buněk a plazmatických buněk, které mohou dát vznik izotypově specifickým neutralizačním IgM protilátkám.

Způsob neutralizace by mohl být prostřednictvím vazby na kvartérní epitop, o kterém nebylo dříve známo, že by byl rozpoznán silnou neutralizační protilátkou. Tento typ epitopu však označuje třídu silně neutralizujících IgG mAb. Jeho použití touto IgM protilátkou by mohlo zabránit fúzogenní konformační změně E proteinu a inhibovat infekci.

Ultrapotence DH1017.IgM je primárně způsobena jeho multivalentní vazbou, což naznačuje, že protilátky IgM mohou „obsadit funkční místo vyhrazené pro IgM v kontextu patogenů s opakujícími se proximálními strukturami“. Kromě toho je aktivita DH1017.IgM zvýšena v přítomnosti komplementu, což dále snižuje riziko ADE.

"Důležité je, že ochrana zprostředkovaná DH1017.IgM před smrtelnou výzvou ZIKV u myší rekapituluje ochranu a virovou kontrolu, kterou poskytují silné protilátky neutralizující IgG."

V současném scénáři, kdy neprobíhají žádné studie vakcíny ZIKV kvůli relativní vzácnosti této infekce, jsou naléhavě nutné zásahy bezpečné pro těhotenství, aby se snížilo riziko vrozené ZIKV. DH1017.IgM může být opatřením k překlenutí této mezery, zejména proto, že IgM se na rozdíl od IgG nepřenáší přes placentu, což snižuje riziko poškození plodu nebo ADE v kojeneckém věku.

Odkaz:

• Singh, T. et al. (2022). Ein in der Schwangerschaft hervorgerufenes Zika-Virus-spezifisches IgM zeigt eine ultrapotente Neutralisation. Zelle. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.10.023. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01369-1

.