Ultrapotentna IgM antitijela izolirana iz trudnice sa Zika virusom obećavaju kao imunoterapija

Ultrapotentna IgM antitijela izolirana iz trudnice sa Zika virusom obećavaju kao imunoterapija

Infekcija zika virusom (ZIKV) potencijalno je teratogena bolest koja uzrokuje neurorazvojne nedostatke kod jedne od sedme djece rođene od zaraženih majki. Nova studija objavljena u časopisu ćelija pokazuje da neke majke izbjegavaju ozljede svojih beba jer razvijaju vrlo učinkovito neutralizirajuće antitijelo. Ovo pokazuje važnost takvih antitijela u zaštiti fetusa od Zika virusa, a istovremeno predstavljaju potencijalno korisna antitijela u prevenciji fetalne infekcije.

Naučiti: IgM specifičan za Zika virus izazvan tijekom trudnoće pokazuje ultrapotentnu neutralizaciju. Autor fotografije: NIAID

uvod

ZIKV se pojavio u Americi i ubrzo se pokazalo da se prenosi vertikalno, što je rezultiralo značajnom manjinom oboljele djece rođene s mikrocefalijom i drugim kongenitalnim anomalijama. U međuvremenu, čak i kod dojenčadi normalnog izgleda, postojala je značajna stopa neurorazvojnih poremećaja nakon infekcije majke ZIKV-om tijekom trudnoće nekoliko godina ranije.

Zanimljivo je da ZIKV tipično ne uzrokuje bolest kod odraslih; uglavnom je odgovoran za teratogene posljedice tijekom trudnoće. Na primjer, u Brazilu je bilo 11 000 slučajeva mikrocefalije koji su proizašli iz jedne epidemije 2015.-16. Stoga je tijekom trudnoće potreban zaštitni imunitet koji uključuje neutralizirajuća protutijela (nAbs).

Prethodne studije su prvenstveno izvještavale o nAbs klase imunoglobulina G (IgG), iako IgM antitijela imaju iznenađujuće dugotrajnu ulogu u infekcijama flavivirusom kao što su virus žute groznice i infekcije virusom Zapadnog Nila. To se temelji na konvencionalnom konceptu da se IgM antitijela privremeno stvaraju tijekom akutne faze infekcije, koja se sastoje od antitijela niskog afiniteta bez sposobnosti neutralizacije. Međutim, to opovrgava rana neutralizirajuća IgM protutijela u takvim infekcijama.

IgM antitijela su pentamerna i vežu se na pet puta više epitopa nego IgG antitijela. Iskorištavaju se gusto zbijene ponavljajuće strukture ovih virusa, omogućujući da se receptori B stanica vežu IgM antitijelima u multivalentnim omjerima. Ovo zauzvrat pogoduje stimulaciji B stanica i klonskoj selekciji antitijela.

Rezultat su specifična IgM protutijela protiv ZIKV-a nakon nekoliko godina, za razliku od petodnevnog poluživota IgM u normalnim slučajevima. Ovo sugerira selekciju B stanica koje izražavaju ZIKV-specifični IgM nakon čega slijedi ekspanzija tijekom takve infekcije.

"Iako se neutralizirajuća aktivnost primarno pripisuje protutijelima izotipa IgG, IgM može igrati nedovoljno cijenjenu ulogu u imunitetu na ZIKV...osobito u trudnoći."

B-stanice se prvo stimuliraju da otpuštaju interleukin (IL-10), zatim se njihova proizvodnja suzbija, omogućujući zrelim B-stanicama da prežive, ali smanjuje broj naivnih B-stanica tijekom trudnoće. Budući da potonji proizvode IgM antitijela, ovaj pomak prema stanicama za pamćenje i izlučivanje antitijela oblikuje profil IgG i IgM nAbs tijekom trudnoće.

Trenutna studija, koja će biti objavljena u Cellu, ispitivala je neutralizirajuće učinke IgM antitijela u trudnica. Kohortu je činilo deset žena, osam s akutnom, a ostale sa sekundarnom ZIKV infekcijom, odnosno nakon prethodne izloženosti virusu denge (DENV).

Što je studija pokazala?

Rezultati pokazuju da su sve zaražene žene imale visoke razine anti-ZIKV protutijela tijekom cijele trudnoće od trenutka infekcije. Anti-ZIKV IgM nađen je kod svih ispitanika, s tim da je jedan ispitanik pokazao perzistentni IgM nakon 406 dana

Istraživači su također otkrili da je ZIKV djelomično neutraliziran IgM protutijelima, s najvećim postotkom od ~80% pronađenim kod subjekta koji je također pokazao najdužu postojanost ZIKV-neutralizirajućeg IgM-a 100 dana nakon pojave simptoma. Stoga je neutralizacija IgM najvažnija u prvom tromjesečju trudnoće s primarnom ili sekundarnom ZIKV infekcijom.

Međutim, četiri od sedam žena s kasnim IgM protutijelima pokazale su sposobnost neutralizacije do 210 dana nakon pojave simptoma, a svi su bili sekundarni slučajevi. Zanimljivo, većina ZIKV-reaktivnog IgM nije bio ZIKV-neutralizirajući IgM.

Istraživači su ispitali repertoar B stanica iz uzoraka krvi zaraženih majki.

To je dovelo do identifikacije devet odvojenih B staničnih linija koje proizvode antitijela koja vežu ZIKV u perifernoj krvi majki zaraženih ZIKV-om. Dodatno, pronađeno je da ove B-limfoblastoidne stanične linije (B-LCL) sadrže one koje proizvode IgM antitijelo DH1017.IgM u pentamernom obliku.

E-knjiga Antitijela

Kompilacija najboljih intervjua, članaka i vijesti iz prošle godine. Preuzmite besplatnu kopiju

Ovo nAb je sazrelo, što pokazuje činjenica da je prošlo somatsku mutaciju. Bio je visoko specifičan za ZIKV, nereaktivan na druge flaviviruse i pokazao je ultrapotentnu neutralizaciju ZIKV-a. U izravnoj usporedbi s poznatim ZIKV-neutralizirajućim IgG monoklonskim protutijelima (mAbs), njegov raspon neutralizacije premašuje potonje za 8 do preko 10 000 puta. Svako neutralizirajuće protutijelo s polumaksimalnom inhibitornom koncentracijom (IC50) manjom od 10 ng/ml može se opisati kao ultrapotentno.

Ova ultrapotencija bila je izravno povezana s njegovim izotipom IgM i rekombinantnim DH1017. IgG antitijela pokazala su znatno slabije interakcije sa ZIKV-om. Značajno, DH1017.IgM nije pokazao pojačanje infekcije ovisno o antitijelima (ADE) in vitro, niti je klon B stanica reagirao s ljudskim autoantigenima da izazove autoimunu bolest.

Kada se dao miševima prije izlaganja smrtonosnim dozama virusa, spriječio je viremiju bolje od IgG antitijela. Dok su svi izloženi kontrolni miševi umrli od infekcije, oni tretirani s DH1017.IgM preživjeli su i pokazali smanjenje viremije do granice detekcije. Čak i uz upola manju dozu, sve su životinje preživjele, ali je viremija spriječena manje učinkovito. Protutijela su se mogla otkriti do četiri dana nakon izlaganja virusu.

Opet, "dekavalentni pentamer DH1017.IgM štiti od ZIKV bolesti kod miševa i kontrolira viremiju učinkovitije od dvovalentnog monomera DH1017.IgG."

Ovi rezultati pokazuju da je multivalentni izotip IgM odgovoran za superiorni kapacitet neutralizacije.

Virus ima peterostruku simetriju s više glikoproteinskih jedinica ektodomene (E) na površini. Daljnja studija strukture antitijela otkrila je da se "krakovi pentamera DH1017.IgM mogu savijati prema površini virusa i da svaki krak može kontaktirati epitope susjednih asimetričnih jedinica." Ovaj dekvalentni način prepoznavanja antigena daje IgM antitijelu prednost u odnosu na dvovalentni kontakt koji je moguć s IgG antitijelima.

Protutijela IgM također se mogu vezati za parove epitopa na različitim virionima i umrežiti ih u agregate. Oba načina prepoznavanja antigena mogu raditi istovremeno.

Kakvi su učinci?

Na temelju nalaza na miševima, čini se da je DH1017.IgM dobar kandidat za imunoterapiju protiv ZIKV-a. Kao i drugi flavivirusi, ZIKV inducira perzistentna IgM antitijela koja bi mogla pomoći neutralizirati virus unutar prva tri mjeseca trudnoće.

Ovo je podržano prethodnim opažanjem da je u većini slučajeva ZIKV infekcija nestala unutar dva tjedna od infekcije, vjerojatno zbog rane vršne proizvodnje IgM antitijela koja kontroliraju virus. Trenutna studija pokazuje da je to slučaj i tijekom trudnoće.

Buduće studije trebale bi ispitati kako se razine IgM odnose na postojanu viremiju. U žene s najduljim razdobljem viremije, nakon prvog vrhunca IgM neutralizirajuće aktivnosti 14 dana nakon pojave simptoma, drugi vrhunac dogodio se ~70 dana, tijekom kojeg se vremena pojavio DH1017.IgM. Somatska mutacija ove stanične linije sugerira da se radi o memorijskim B stanicama koje izražavaju IgM, možda iz skupa IgM+ memorijskih B stanica i plazma stanica koje mogu dovesti do neutralizirajućih IgM protutijela specifičnih za izotip.

Način neutralizacije mogao bi biti preko vezanja na kvaternarni epitop za koji se prethodno nije znalo da ga snažno neutralizirajuće antitijelo prepoznaje. Međutim, ovaj tip epitopa označava klasu snažno neutralizirajućih IgG mAbs. Njegova uporaba od strane ovog IgM protutijela mogla bi spriječiti fuzogenu konformacijsku promjenu E proteina i inhibirati infekciju.

Ultrapotencija DH1017.IgM prvenstveno je posljedica njegovog multivalentnog vezanja, što sugerira da IgM protutijela mogu "zauzeti funkcionalnu nišu rezerviranu za IgM u kontekstu patogena s ponavljajućim proksimalnim strukturama." Nadalje, aktivnost DH1017.IgM je pojačana u prisutnosti komplementa, dodatno smanjujući rizik od ADE.

"Važno je da zaštita posredovana DH1017.IgM od smrtonosnog izazivanja ZIKV-a kod miševa rekapitulira zaštitu i kontrolu virusa koju daju snažna protutijela koja neutraliziraju IgG."

U trenutnom scenariju bez tijeka ispitivanja cjepiva protiv ZIKV-a zbog relativne rijetkosti ove infekcije, hitno su potrebne intervencije sigurne za trudnoću kako bi se smanjio rizik od kongenitalnog ZIKV-a. DH1017.IgM može biti mjera za premošćivanje ovog jaza, posebno zato što se IgM, za razliku od IgG, ne prenosi preko placente, smanjujući rizik od ozljeda fetusa ili ADE u djetinjstvu.

Referenca:

• 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

.