Τα υπερισχυρά αντισώματα IgM που απομονώθηκαν από μια έγκυο γυναίκα με ιό Ζίκα δείχνουν πολλά υποσχόμενα ως ανοσοθεραπεία

Τα υπερισχυρά αντισώματα IgM που απομονώθηκαν από μια έγκυο γυναίκα με ιό Ζίκα δείχνουν πολλά υποσχόμενα ως ανοσοθεραπεία

Η λοίμωξη από τον ιό Zika (ZIKV) είναι μια δυνητικά τερατογόνος ασθένεια που προκαλεί έως και ένα στα επτά βρέφη που γεννιούνται από μολυσμένες μητέρες να υποφέρουν από νευροαναπτυξιακά ελλείμματα. Μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό κύτταρο δείχνει ότι ορισμένες μητέρες αποφεύγουν τον τραυματισμό των μωρών τους επειδή αναπτύσσουν ένα εξαιρετικά αποτελεσματικό εξουδετερωτικό αντίσωμα. Αυτό καταδεικνύει τη σημασία τέτοιων αντισωμάτων για την προστασία του εμβρύου από τον ιό Ζίκα ενώ αντιπροσωπεύουν επίσης ένα δυνητικά χρήσιμο αντίσωμα για την πρόληψη της εμβρυϊκής μόλυνσης.

Μαθαίνω: Μια ειδική για τον ιό Ζίκα IgM που προκαλείται κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης δείχνει εξαιρετικά ισχυρή εξουδετέρωση. Φωτογραφία: NIAID

εισαγωγή

Το ZIKV εμφανίστηκε στην Αμερική και σύντομα αποδείχθηκε ότι μεταδίδεται κάθετα, με αποτέλεσμα μια σημαντική μειοψηφία προσβεβλημένων βρεφών να γεννιούνται με μικροκεφαλία και άλλες συγγενείς ανωμαλίες. Εν τω μεταξύ, ακόμη και σε βρέφη με φυσιολογική εμφάνιση, υπήρχε σημαντικό ποσοστό νευροαναπτυξιακών διαταραχών μετά από μητρική μόλυνση με ZIKV κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης αρκετά χρόνια νωρίτερα.

Είναι ενδιαφέρον ότι το ZIKV δεν προκαλεί συνήθως νόσο σε ενήλικες. ευθύνεται κυρίως για τερατογόνες συνέπειες κατά την εγκυμοσύνη. Για παράδειγμα, στη Βραζιλία υπήρξαν 11.000 περιπτώσεις μικροκεφαλίας που προήλθαν από ένα μόνο ξέσπασμα το 2015-16. Επομένως, απαιτείται προστατευτική ανοσία που περιλαμβάνει εξουδετερωτικά αντισώματα (nAbs) κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης.

Προηγούμενες μελέτες ανέφεραν κυρίως nAbs της κατηγορίας ανοσοσφαιρίνης G (IgG), αν και τα αντισώματα IgM έχουν έναν εκπληκτικά μακροχρόνιο ρόλο σε λοιμώξεις από φλαβοϊούς όπως ο ιός του κίτρινου πυρετού και οι λοιμώξεις από τον ιό του Δυτικού Νείλου. Αυτό βασίζεται στη συμβατική αντίληψη ότι τα αντισώματα IgM σχηματίζονται προσωρινά κατά την οξεία φάση της μόλυνσης, τα οποία αποτελούνται από αντισώματα χαμηλής συγγένειας χωρίς ικανότητα εξουδετέρωσης. Ωστόσο, αυτό διαψεύδει τα πρώιμα εξουδετερωτικά αντισώματα IgM σε τέτοιες λοιμώξεις.

Τα αντισώματα IgM είναι πενταμερή και συνδέονται με πέντε φορές περισσότερους επιτόπους από τα αντισώματα IgG. Οι πυκνά συσκευασμένες επαναλαμβανόμενες δομές αυτών των ιών αξιοποιούνται, επιτρέποντας στους υποδοχείς Β κυττάρων να δεσμεύονται από τα αντισώματα IgM σε πολυσθενείς αναλογίες. Αυτό με τη σειρά του ευνοεί τη διέγερση των Β κυττάρων και την κλωνική επιλογή αντισωμάτων.

Το αποτέλεσμα είναι ειδικά αντισώματα IgM κατά του ZIKV μετά από αρκετά χρόνια, σε αντίθεση με τον πενταήμερο χρόνο ημιζωής του IgM σε φυσιολογικές περιπτώσεις. Αυτό υποδηλώνει επιλογή Β-λεμφοκυττάρων που εκφράζουν ειδική για το ZIKV IgM ακολουθούμενη από επέκταση κατά τη διάρκεια μιας τέτοιας μόλυνσης.

«Αν και η εξουδετερωτική δραστηριότητα αποδίδεται κυρίως στα αντισώματα του ισοτύπου IgG, το IgM μπορεί να διαδραματίσει υποτιμημένο ρόλο στην ανοσία του ZIKV… ιδιαίτερα στην εγκυμοσύνη».

Τα Β κύτταρα διεγείρονται αρχικά για να απελευθερώσουν ιντερλευκίνη (IL-10), στη συνέχεια η παραγωγή τους καταστέλλεται, επιτρέποντας στα ώριμα Β κύτταρα να επιβιώσουν αλλά μειώνοντας τον αριθμό των αφελών Β κυττάρων κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης. Δεδομένου ότι τα τελευταία παράγουν αντισώματα IgM, αυτή η στροφή προς τα κύτταρα μνήμης και που εκκρίνουν αντισώματα διαμορφώνει το προφίλ των IgG και IgM nAbs κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης.

Η τρέχουσα μελέτη, που θα δημοσιευθεί στο Cell, εξέτασε τα εξουδετερωτικά αποτελέσματα των αντισωμάτων IgM σε έγκυες γυναίκες. Η κοόρτη περιελάμβανε δέκα γυναίκες, οκτώ με οξεία και οι άλλες με δευτεροπαθή λοίμωξη ZIKV, δηλαδή μετά από προηγούμενη έκθεση στον ιό του δάγκειου πυρετού (DENV).

Τι έδειξε η μελέτη;

Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι όλες οι μολυσμένες γυναίκες είχαν υψηλά επίπεδα αντισωμάτων αντι-ZIKV καθ' όλη τη διάρκεια της εγκυμοσύνης από τη στιγμή της μόλυνσης. Anti-ZIKV IgM βρέθηκε σε όλα τα άτομα, με ένα άτομο να εμφάνιζε επίμονη IgM μετά από 406 ημέρες

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι το ZIKV εξουδετερώνεται εν μέρει από τα αντισώματα IgM, με το υψηλότερο ποσοστό στο ~80% να βρίσκεται σε ένα άτομο που έδειξε επίσης τη μεγαλύτερη επιμονή του IgM που εξουδετερώνει το ZIKV σε 100 ημέρες μετά την έναρξη των συμπτωμάτων. Επομένως, η εξουδετέρωση της IgM είναι πιο σημαντική στο πρώτο τρίμηνο της εγκυμοσύνης με πρωτοπαθή ή δευτερογενή λοίμωξη ZIKV.

Ωστόσο, τέσσερις από τις επτά γυναίκες με όψιμα αντισώματα IgM εμφάνισαν εξουδετερωτική ικανότητα έως και 210 ημέρες μετά την έναρξη των συμπτωμάτων, οι οποίες ήταν όλες δευτερεύουσες περιπτώσεις. Είναι ενδιαφέρον ότι η πλειονότητα των αντιδρώντων στο ZIKV IgM δεν ήταν IgM που εξουδετερώνουν το ZIKV.

Οι ερευνητές εξέτασαν ρεπερτόρια Β ​​κυττάρων από δείγματα αίματος μολυσμένων μητέρων.

Αυτό οδήγησε στην ταυτοποίηση εννέα ξεχωριστών κυτταρικών σειρών Β που παρήγαγαν αντισώματα που δεσμεύουν τον ZIKV στο περιφερικό αίμα μητέρων που είχαν μολυνθεί με ZIKV. Επιπροσθέτως, αυτές οι Β-λεμφοβλαστοειδείς κυτταρικές σειρές (B-LCL) βρέθηκαν να περιέχουν μία που παρήγαγε το αντίσωμα IgM DH1017.IgM σε πενταμερή μορφή.

Αντισώματα ηλεκτρονικού βιβλίου

Συγκέντρωση των κορυφαίων συνεντεύξεων, άρθρων και ειδήσεων του περασμένου έτους. Κατεβάστε ένα δωρεάν αντίγραφο

Αυτό το nAb είχε ωριμάσει, όπως φαίνεται από το γεγονός ότι είχε υποστεί σωματική μετάλλαξη. Ήταν εξαιρετικά ειδικό για τον ZIKV, δεν αντιδρούσε σε άλλους φλαβοϊούς και έδειξε εξαιρετικά ισχυρή εξουδετέρωση του ZIKV. Σε άμεση σύγκριση με τα γνωστά μονοκλωνικά αντισώματα IgG που εξουδετερώνουν το ZIKV (mAbs), το εύρος εξουδετέρωσής του ξεπέρασε το τελευταίο κατά 8 έως πάνω από 10.000 φορές. Οποιοδήποτε εξουδετερωτικό αντίσωμα με ημι-μέγιστη ανασταλτική συγκέντρωση (IC50) μικρότερη από 10 ng/ml μπορεί να περιγραφεί ως υπερισχυρό.

Αυτή η υπερισχύς σχετιζόταν άμεσα με τον ισότυπο IgM και το ανασυνδυασμένο DH1017. Τα αντισώματα IgG έδειξαν πολύ πιο αδύναμες αλληλεπιδράσεις με το ZIKV. Σημειωτέον, το DH1017.IgM δεν έδειξε ενίσχυση εξαρτώμενη από το αντίσωμα (ADE) μόλυνσης in vitro, ούτε ο κλώνος των Β κυττάρων αντέδρασε με ανθρώπινα αυτοαντιγόνα για να προκαλέσει αυτοάνοση νόσο.

Όταν χορηγήθηκε σε ποντίκια πριν από την έκθεση σε θανατηφόρες δόσεις του ιού, απέτρεψε τη ιαιμία καλύτερα από τα αντισώματα IgG. Ενώ όλα τα εκτεθειμένα ποντίκια ελέγχου πέθαναν από τη μόλυνση, αυτά που έλαβαν θεραπεία με DH1017.IgM επέζησαν και εμφάνισαν μείωση της ιαιμίας στο όριο ανίχνευσης. Ακόμη και στη μισή δόση, όλα τα ζώα επέζησαν, αλλά η ιαιμία προλήφθηκε λιγότερο αποτελεσματικά. Το αντίσωμα ήταν ανιχνεύσιμο έως και τέσσερις ημέρες μετά την έκθεση στον ιό.

Και πάλι, «το δεκασθενές πενταμερές DH1017.IgM προστατεύει από τη νόσο ZIKV σε ποντίκια και ελέγχει τη ιαιμία πιο αποτελεσματικά από το δισθενές μονομερές DH1017.IgG».

Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι ο πολυσθενής ισότυπος του IgM είναι υπεύθυνος για την ανώτερη ικανότητα εξουδετέρωσης.

Ο ιός έχει πενταπλή συμμετρία με πολλαπλές μονάδες γλυκοπρωτεϊνών εκτοτομέων (Ε) στην επιφάνεια. Περαιτέρω μελέτη της δομής των αντισωμάτων αποκάλυψε ότι «οι βραχίονες του πενταμερούς DH1017.IgM μπορούν να λυγίσουν προς την επιφάνεια του ιού και ότι κάθε βραχίονας μπορεί να έρθει σε επαφή με τους επιτόπους γειτονικών ασύμμετρων μονάδων». Αυτός ο δεκασθενής τρόπος αναγνώρισης αντιγόνου δίνει στο αντίσωμα IgM ένα πλεονέκτημα έναντι της δισθενούς επαφής που είναι δυνατή με τα αντισώματα IgG.

Τα αντισώματα IgM μπορούν επίσης να συνδεθούν σε ζεύγη επιτόπων σε διαφορετικά ιοσωμάτια και να τα διασυνδέσουν για να σχηματίσουν συσσωματώματα. Και οι δύο τρόποι αναγνώρισης αντιγόνου μπορούν να λειτουργήσουν ταυτόχρονα.

Ποιες είναι οι επιπτώσεις;

Με βάση τα ευρήματα ποντικών, το DH1017.IgM φαίνεται να είναι καλός υποψήφιος για ανοσοθεραπεία κατά του ZIKV. Όπως και άλλοι φλαβοϊοί, το ZIKV επάγει επίμονα αντισώματα IgM που θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξουδετέρωση του ιού εντός των πρώτων τριών μηνών της εγκυμοσύνης.

Αυτό υποστηρίζεται από την προηγούμενη παρατήρηση ότι στις περισσότερες περιπτώσεις η λοίμωξη ZIKV εξαφανίστηκε εντός δύο εβδομάδων από τη μόλυνση, πιθανώς λόγω της πρώιμης μέγιστης παραγωγής αντισωμάτων IgM που ελέγχουν τον ιό. Η τρέχουσα μελέτη δείχνει ότι αυτό συμβαίνει και κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης.

Μελλοντικές μελέτες θα πρέπει να εξετάσουν πώς τα επίπεδα IgM σχετίζονται με την επίμονη ιαιμία. Στη γυναίκα με τη μεγαλύτερη περίοδο ιαιμίας, μετά την πρώτη αιχμή της δραστηριότητας εξουδετέρωσης του IgM 14 ημέρες μετά την έναρξη των συμπτωμάτων, σημειώθηκε μια δεύτερη κορυφή στις ~70 ημέρες, κατά τη διάρκεια του οποίου εμφανίστηκε το DH1017.IgM. Η σωματική μετάλλαξη αυτής της κυτταρικής σειράς υποδηλώνει ότι πρόκειται για ένα κύτταρο Β μνήμης που εκφράζει IgM, ίσως από μια δεξαμενή Β κυττάρων μνήμης IgM+ και πλασματοκυττάρων που μπορούν να δημιουργήσουν εξουδετερωτικά αντισώματα IgM ειδικά για ισότυπο.

Ο τρόπος εξουδετέρωσης θα μπορούσε να είναι μέσω δέσμευσης σε έναν τεταρτοταγή επίτοπο που δεν ήταν προηγουμένως γνωστό ότι αναγνωρίζεται από ένα ισχυρό εξουδετερωτικό αντίσωμα. Ωστόσο, αυτός ο τύπος επιτόπου σηματοδοτεί μια κατηγορία ισχυρά εξουδετερωτικών mAbs IgG. Η χρήση του από αυτό το αντίσωμα IgM θα μπορούσε να αποτρέψει τη συντηκτική διαμορφωτική αλλαγή της πρωτεΐνης Ε και να αναστείλει τη μόλυνση.

Η υπερισχύς του DH1017.IgM οφείλεται κυρίως στην πολυσθενή δέσμευσή του, υποδηλώνοντας ότι τα αντισώματα IgM μπορεί να «καταλαμβάνουν μια λειτουργική θέση που προορίζεται για το IgM στο πλαίσιο παθογόνων με επαναλαμβανόμενες εγγύς δομές». Επιπλέον, η δραστηριότητα του DH1017.IgM ενισχύεται παρουσία συμπληρώματος, μειώνοντας περαιτέρω τον κίνδυνο ADE.

"Είναι σημαντικό ότι η προστασία με τη μεσολάβηση DH1017.IgM από τη θανατηφόρα πρόκληση ZIKV σε ποντίκια ανακεφαλαιώνει την προστασία και τον ιικό έλεγχο που παρέχεται από ισχυρά αντισώματα εξουδετέρωσης IgG."

Στο τρέχον σενάριο χωρίς συνεχιζόμενες δοκιμές εμβολίου ZIKV λόγω της σχετικής σπανιότητας αυτής της λοίμωξης, απαιτούνται επειγόντως ασφαλείς για την εγκυμοσύνη παρεμβάσεις για τη μείωση του κινδύνου συγγενούς ZIKV. Το DH1017.IgM μπορεί να είναι ένα μέτρο για να γεφυρωθεί αυτό το χάσμα, ειδικά επειδή το IgM, σε αντίθεση με το IgG, δεν μεταδίδεται μέσω του πλακούντα, μειώνοντας τον κίνδυνο τραυματισμού του εμβρύου ή ADE στη βρεφική ηλικία.

Αναφορά:

• 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

.