Zika viirusega rasedalt naiselt eraldatud ülipotentsed IgM-antikehad on immunoteraapiana paljutõotavad

Zika viirusega rasedalt naiselt eraldatud ülipotentsed IgM-antikehad on immunoteraapiana paljutõotavad

Zika viiruse (ZIKV) infektsioon on potentsiaalselt teratogeenne haigus, mis põhjustab kuni igal seitsmendal nakatunud emadel sündinud imikul närvisüsteemi arenguhäireid. Ajakirjas avaldatud uus uuring lahtrisse näitab, et mõned emad väldivad oma imikute vigastamist, kuna neil tekivad väga tõhusad neutraliseerivad antikehad. See näitab selliste antikehade tähtsust loote kaitsmisel Zika viiruse eest, esindades samal ajal potentsiaalselt kasulikku antikeha loote nakkuse ennetamisel.

Õppige: Raseduse ajal esile kutsutud Zika viirusspetsiifiline IgM näitab ülivõimsat neutraliseerimist. Foto krediit: NIAID

sissejuhatus

ZIKV tekkis Ameerikas ja osutus peagi vertikaalselt edasi kanduvaks, mille tulemusena sündis märkimisväärne vähemus mõjutatud imikuid mikrotsefaalia ja muude kaasasündinud kõrvalekalletega. Samal ajal esines isegi normaalse välimusega imikutel märkimisväärne neuroarengu häirete määr pärast ema ZIKV-nakkust raseduse ajal mitu aastat varem.

Huvitav on see, et ZIKV ei põhjusta tavaliselt täiskasvanutel haigusi; see vastutab peamiselt teratogeensete tagajärgede eest raseduse ajal. Näiteks Brasiilias esines aastatel 2015–2016 11 000 ühest haiguspuhangust tingitud mikrotsefaalia juhtu. Seetõttu on raseduse ajal vajalik kaitsev immuunsus, mis hõlmab neutraliseerivaid antikehi (nAbs).

Varasemad uuringud kirjeldasid peamiselt immunoglobuliin G (IgG) klassi nAb-sid, kuigi IgM-antikehadel on üllatavalt pikaajaline roll flaviviirusnakkustes, nagu kollapalaviku viirus ja Lääne-Niiluse viirusnakkused. See põhineb tavapärasel kontseptsioonil, mille kohaselt moodustuvad infektsiooni ägedas faasis ajutiselt IgM antikehad, mis koosnevad madala afiinsusega antikehadest, millel puudub neutraliseerimisvõime. See aga lükkab ümber selliste infektsioonide varakult neutraliseerivad IgM-antikehad.

IgM antikehad on pentameersed ja seonduvad viis korda rohkemate epitoopidega kui IgG antikehad. Nende viiruste tihedalt pakitud korduvaid struktuure kasutatakse ära, võimaldades B-raku retseptoreid siduda IgM-antikehadega mitmevalentsetes suhetes. See omakorda soodustab B-rakkude stimuleerimist ja antikehade klonaalset selektsiooni.

Tulemuseks on spetsiifilised IgM antikehad ZIKV vastu mitme aasta pärast, erinevalt IgM viiepäevasest poolestusajast tavalistel juhtudel. See viitab B-rakkude valimisele, mis ekspresseerivad ZIKV-spetsiifilist IgM-i, millele järgneb laienemine sellise infektsiooni ajal.

"Kuigi neutraliseerivat toimet omistatakse peamiselt IgG isotüübi antikehadele, võib IgM mängida ZIKV immuunsuses alahinnatud rolli, eriti raseduse ajal."

B-rakke stimuleeritakse esmalt vabastama interleukiini (IL-10), seejärel surutakse nende tootmine alla, võimaldades küpsetel B-rakkudel ellu jääda, kuid vähendades naiivsete B-rakkude arvu raseduse ajal. Kuna viimased toodavad IgM antikehi, kujundab see nihe mälu ja antikehi sekreteerivate rakkude poole IgG ja IgM nAb-de profiili raseduse ajal.

Käesolevas ajakirjas Cell avaldatavas uuringus uuriti IgM-antikehade neutraliseerivat toimet rasedatel naistel. Kohordis oli kümme naist, kellest kaheksa oli ägeda ja teised sekundaarse ZIKV-nakkusega, st pärast eelnevat kokkupuudet dengueviirusega (DENV).

Mida uuring näitas?

Tulemused näitavad, et kõigil nakatunud naistel oli kogu raseduse vältel alates nakatumise hetkest kõrge ZIKV-vastaste antikehade tase. Anti-ZIKV IgM leiti kõigil katsealustel, ühel katsealusel ilmnes püsiv IgM pärast 406 päeva

Uurijad leidsid ka, et IgM antikehad neutraliseerivad ZIKV-d osaliselt, kusjuures suurim protsent ~80% leiti katsealusel, kellel oli ka ZIKV-d neutraliseeriva IgM pikim püsivus 100 päeva pärast sümptomite tekkimist. Seetõttu on IgM neutraliseerimine kõige olulisem primaarse või sekundaarse ZIKV infektsiooniga raseduse esimesel trimestril.

Kuid neljal seitsmest hiliste IgM-antikehadega naisest ilmnes neutraliseerimisvõime kuni 210 päeva pärast sümptomite tekkimist, mis kõik olid sekundaarsed juhtumid. Huvitav on see, et suurem osa ZIKV-reaktiivsest IgM-ist ei olnud ZIKV-d neutraliseeriv IgM.

Teadlased uurisid nakatunud emade vereproovide B-rakkude repertuaare.

Selle tulemusel tuvastati üheksa eraldi B-rakuliini, mis tootsid ZIKV-ga nakatunud emade perifeerses veres ZIKV-ga seonduvaid antikehi. Lisaks leiti, et need B-lümfoblastoidrakuliinid (B-LCL) sisaldavad rakuliini, mis tootis pentameersel kujul IgM antikeha DH1017.IgM.

E-raamatu antikehad

Eelmise aasta tippintervjuude, artiklite ja uudiste koostamine. Laadige alla tasuta koopia

See nAb oli küpsenud, mida näitab asjaolu, et see oli läbinud somaatilise mutatsiooni. See oli ZIKV suhtes väga spetsiifiline, ei reageeri teiste flaviviirustega ja näitas ZIKV ülivõimsat neutraliseerimist. Otseses võrdluses teadaolevate ZIKV-d neutraliseerivate IgG monoklonaalsete antikehadega (mAb) ületas selle neutraliseerimisvahemik viimast 8 kuni üle 10 000 korra. Iga neutraliseerivat antikeha, mille poolmaksimaalne inhibeeriv kontsentratsioon (IC50) on alla 10 ng/ml, võib kirjeldada kui ultrapotentset.

See ultrapotentsus oli otseselt seotud selle IgM isotüübi ja rekombinantse DH1017-ga. IgG antikehad näitasid palju nõrgemat koostoimet ZIKV-ga. Nimelt ei näidanud DH1017.IgM infektsiooni antikehadest sõltuvat võimendust (ADE) in vitro ega ka B-raku kloon reageerinud inimese autoantigeenidega, põhjustades autoimmuunhaigust.

Kui seda anti hiirtele enne kokkupuudet surmavate viiruseannustega, hoidis see vireemiat ära paremini kui IgG antikehad. Kui kõik eksponeeritud kontrollhiired surid infektsiooni tõttu, siis DH1017.IgM-ga ravitud hiired jäid ellu ja neil oli vireemia vähenemine kuni avastamispiirini. Isegi poole väiksema annuse korral jäid kõik loomad ellu, kuid vireemiat hoiti ära vähem tõhusalt. Antikeha oli tuvastatav kuni neli päeva pärast kokkupuudet viirusega.

Jällegi, "dekavalentne DH1017.IgM pentameer kaitseb hiirtel ZIKV haiguse eest ja kontrollib vireemiat tõhusamalt kui kahevalentne DH1017.IgG monomeer."

Need tulemused näitavad, et IgM-i multivalentne isotüüp vastutab suurepärase neutraliseerimisvõime eest.

Viirusel on viiekordne sümmeetria, mille pinnal on mitu ektodomeeni (E) glükoproteiiniühikut. Antikehade struktuuri edasine uurimine näitas, et "DH1017.IgM pentameeri käed võivad painduda viiruse pinna poole ja et iga käsi võib kokku puutuda naabruses asuvate asümmeetriliste üksuste epitoopidega." See dekavalentne antigeeni äratundmise viis annab IgM-antikehale eelise kahevalentse kokkupuute ees IgG antikehadega.

IgM-antikehad võivad samuti seonduda erinevatel virioonidel olevate epitoobipaaridega ja neid ristsiduda, moodustades agregaate. Mõlemad antigeenituvastusviisid võivad töötada samaaegselt.

Millised on tagajärjed?

Hiirte leidude põhjal näib, et DH1017.IgM on hea kandidaat ZIKV-vastaseks immunoteraapiaks. Nagu teisedki flaviviirused, indutseerib ZIKV püsivaid IgM antikehi, mis võivad aidata viirust neutraliseerida raseduse esimese kolme kuu jooksul.

Seda toetab eelnev tähelepanek, et enamikul juhtudel kadus ZIKV-nakkus kahe nädala jooksul pärast nakatumist, tõenäoliselt viirust kontrollivate IgM-antikehade varase tippproduktsiooni tõttu. Praegune uuring näitab, et see kehtib ka raseduse ajal.

Tulevased uuringud peaksid uurima, kuidas IgM tase on seotud püsiva vireemiaga. Kõige pikema vireemia perioodiga naisel tekkis pärast IgM-i neutraliseeriva aktiivsuse esimest tippu 14 päeva pärast sümptomite tekkimist teine ​​tipp ~70 päeva pärast, mille jooksul ilmnes DH1017.IgM. Selle rakuliini somaatiline mutatsioon viitab sellele, et tegemist on IgM-i ekspresseeriva mälu-B-rakuga, mis võib olla pärit IgM+ mälu-B-rakkude ja plasmarakkude kogumist, mis võib tekitada isotüübispetsiifilisi neutraliseerivaid IgM-antikehi.

Neutraliseerimisviis võib olla seondumine kvaternaarse epitoobiga, mida varem teadaolevalt ei tunne ära tugev neutraliseeriv antikeha. See epitoobitüüp tähistab aga tugevalt neutraliseerivate IgG mAb-de klassi. Selle IgM-antikeha kasutamine võib takistada E-valgu fusogeenset konformatsioonilist muutust ja inhibeerida infektsiooni.

DH1017.IgM ülivõimekus tuleneb peamiselt selle multivalentsest seondumisest, mis viitab sellele, et IgM-antikehad võivad "korduvate proksimaalsete struktuuridega patogeenide kontekstis hõivata IgM-i jaoks reserveeritud funktsionaalse niši". Lisaks suureneb DH1017.IgM aktiivsus komplemendi juuresolekul, vähendades veelgi ADE riski.

"Oluline on see, et DH1017.IgM-vahendatud kaitse surmava ZIKV-nakkuse eest hiirtel võtab kokku kaitse ja viirusetõrje, mille annavad tugevad IgG-d neutraliseerivad antikehad."

Praeguses stsenaariumis, kus ZIKV vaktsiiniuuringuid selle nakkuse suhtelise harulduse tõttu ei toimu, on kaasasündinud ZIKV riski vähendamiseks hädavajalikud raseduskindlad sekkumised. DH1017.IgM võib olla meede selle lõhe ületamiseks, eriti kuna erinevalt IgG-st ei kandu IgM läbi platsenta, vähendades lootekahjustuse või ADE riski imikueas.

Viide:

• 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

.