Gli anticorpi IgM ultrapotenti isolati da una donna incinta con il virus Zika si dimostrano promettenti come immunoterapia

Gli anticorpi IgM ultrapotenti isolati da una donna incinta con il virus Zika si dimostrano promettenti come immunoterapia

L’infezione da virus Zika (ZIKV) è una malattia potenzialmente teratogena che causa deficit dello sviluppo neurologico in un bambino su sette nato da madri infette. Un nuovo studio pubblicato sulla rivista cella mostra che alcune madri evitano di ferire i loro bambini perché sviluppano un anticorpo neutralizzante altamente efficace. Ciò dimostra l’importanza di tali anticorpi nel proteggere il feto dal virus Zika e rappresenta anche un anticorpo potenzialmente utile nella prevenzione dell’infezione fetale.

Imparare: Una IgM specifica del virus Zika provocata durante la gravidanza mostra una neutralizzazione ultrapotente. Credito fotografico: NIAID

introduzione

Il ZIKV è emerso nelle Americhe e presto si è rivelato trasmesso verticalmente, con il risultato che una significativa minoranza di bambini affetti è nata con microcefalia e altre anomalie congenite. Nel frattempo, anche nei neonati dall’aspetto normale, si è verificato un tasso significativo di disturbi dello sviluppo neurologico dopo l’infezione materna da ZIKV durante la gravidanza diversi anni prima.

È interessante notare che ZIKV in genere non causa malattie negli adulti; è il principale responsabile delle conseguenze teratogene in gravidanza. Ad esempio, in Brasile si sono verificati 11.000 casi di microcefalia derivanti da un singolo focolaio nel 2015-2016. Pertanto, durante la gravidanza è necessaria l’immunità protettiva che coinvolge anticorpi neutralizzanti (nAbs).

Precedenti studi hanno riportato principalmente nAb della classe delle immunoglobuline G (IgG), sebbene gli anticorpi IgM abbiano un ruolo sorprendentemente di lunga data nelle infezioni da flavivirus come il virus della febbre gialla e le infezioni da virus del Nilo occidentale. Ciò si basa sul concetto convenzionale secondo cui durante la fase acuta dell'infezione si formano temporaneamente anticorpi IgM, che sono costituiti da anticorpi a bassa affinità senza capacità neutralizzante. Tuttavia, ciò smentisce la presenza precoce di anticorpi IgM neutralizzanti in tali infezioni.

Gli anticorpi IgM sono pentamericani e si legano a un numero di epitopi cinque volte superiore a quello degli anticorpi IgG. Vengono sfruttate le strutture ripetitive densamente compattate di questi virus, consentendo ai recettori delle cellule B di essere legati dagli anticorpi IgM in rapporti multivalenti. Ciò a sua volta favorisce la stimolazione delle cellule B e la selezione clonale degli anticorpi.

Il risultato sono anticorpi IgM specifici contro ZIKV dopo diversi anni, in contrasto con l'emivita di cinque giorni delle IgM nei casi normali. Ciò suggerisce la selezione di cellule B che esprimono IgM specifiche per ZIKV seguita dall'espansione durante tale infezione.

"Sebbene l'attività neutralizzante sia attribuita principalmente agli anticorpi dell'isotipo IgG, le IgM possono svolgere un ruolo sottovalutato nell'immunità ZIKV... in particolare in gravidanza."

Le cellule B vengono prima stimolate a rilasciare interleuchina (IL-10), poi la loro produzione viene soppressa, consentendo alle cellule B mature di sopravvivere ma riducendo il numero di cellule B naive durante la gravidanza. Poiché questi ultimi producono anticorpi IgM, questo spostamento verso le cellule della memoria e che secernono anticorpi modella il profilo degli nAb IgG e IgM durante la gravidanza.

Lo studio attuale, che sarà pubblicato su Cell, ha esaminato gli effetti neutralizzanti degli anticorpi IgM nelle donne in gravidanza. La coorte comprendeva dieci donne, otto con infezione acuta e le altre con infezione secondaria da ZIKV, cioè dopo una precedente esposizione al virus dengue (DENV).

Cosa ha mostrato lo studio?

I risultati mostrano che tutte le donne infette avevano livelli elevati di anticorpi anti-ZIKV durante tutta la gravidanza dal momento dell’infezione. IgM anti-ZIKV sono state riscontrate in tutti i soggetti, con un soggetto che mostrava IgM persistenti dopo 406 giorni

I ricercatori hanno anche scoperto che ZIKV è parzialmente neutralizzato dagli anticorpi IgM, con la percentuale più alta pari a circa l’80% riscontrata in un soggetto che ha mostrato anche la persistenza più lunga di IgM neutralizzanti ZIKV a 100 giorni dopo la comparsa dei sintomi. Pertanto, la neutralizzazione delle IgM è più importante nel primo trimestre di gravidanza con infezione da ZIKV primaria o secondaria.

Tuttavia, quattro delle sette donne con anticorpi IgM tardivi hanno mostrato capacità neutralizzante fino a 210 giorni dopo la comparsa dei sintomi, tutti casi secondari. È interessante notare che la maggior parte delle IgM reattive al ZIKV non erano IgM neutralizzanti il ​​ZIKV.

I ricercatori hanno esaminato i repertori delle cellule B dai campioni di sangue delle madri infette.

Ciò ha portato all’identificazione di nove linee cellulari B separate che producevano anticorpi leganti ZIKV nel sangue periferico delle madri infette da ZIKV. Inoltre, si è scoperto che queste linee cellulari B-linfoblastoidi (B-LCL) ne contenevano una che produceva l'anticorpo IgM DH1017.IgM in forma pentamerica.

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Questo nAb era maturato, come dimostrato dal fatto che aveva subito una mutazione somatica. Era altamente specifico per ZIKV, non reattivo verso altri flavivirus e mostrava una neutralizzazione ultrapotente di ZIKV. Nel confronto diretto con i noti anticorpi monoclonali IgG neutralizzanti ZIKV (mAb), il suo intervallo di neutralizzazione superava quest'ultimo da 8 a oltre 10.000 volte. Qualsiasi anticorpo neutralizzante con una concentrazione inibitoria semimassima (IC50) inferiore a 10 ng/ml può essere descritto come ultrapotente.

Questa ultrapotenza era direttamente correlata al suo isotipo IgM e al DH1017 ricombinante. Gli anticorpi IgG hanno mostrato interazioni molto più deboli con ZIKV. In particolare, DH1017.IgM non ha mostrato un potenziamento anticorpo-dipendente (ADE) dell'infezione in vitro, né il clone di cellule B ha reagito con gli autoantigeni umani per causare malattie autoimmuni.

Quando somministrato ai topi prima dell’esposizione a dosi letali del virus, ha prevenuto la viremia meglio degli anticorpi IgG. Mentre tutti i topi di controllo esposti sono morti a causa dell'infezione, quelli trattati con DH1017.IgM sono sopravvissuti e hanno mostrato una riduzione della viremia fino al limite di rilevamento. Anche con la metà del dosaggio tutti gli animali sopravvivevano, ma la viremia veniva prevenuta in modo meno efficace. L’anticorpo era rilevabile fino a quattro giorni dopo l’esposizione al virus.

Ancora una volta, “il pentamero decavalente DH1017.IgM protegge dalla malattia ZIKV nei topi e controlla la viremia in modo più efficiente rispetto al monomero bivalente DH1017.IgG”.

Questi risultati indicano che l'isotipo multivalente delle IgM è responsabile della superiore capacità di neutralizzazione.

Il virus ha una simmetria quintupla con più unità glicoproteiche di ectodominio (E) sulla superficie. Ulteriori studi sulla struttura dell’anticorpo hanno rivelato che “i bracci del pentamero DH1017.IgM possono piegarsi verso la superficie del virus e che ciascun braccio può entrare in contatto con gli epitopi delle unità asimmetriche vicine”. Questa modalità decavalente di riconoscimento dell'antigene conferisce all'anticorpo IgM un vantaggio rispetto al contatto bivalente possibile con gli anticorpi IgG.

Gli anticorpi IgM possono anche legarsi a coppie di epitopi su diversi virioni e reticolarli per formare aggregati. Entrambe le modalità di riconoscimento dell'antigene possono funzionare contemporaneamente.

Quali sono gli effetti?

Sulla base dei risultati sui topi, DH1017.IgM sembra essere un buon candidato per l'immunoterapia contro ZIKV. Come altri flavivirus, ZIKV induce anticorpi IgM persistenti che potrebbero aiutare a neutralizzare il virus entro i primi tre mesi di gravidanza.

Ciò è supportato dalla precedente osservazione secondo cui nella maggior parte dei casi l’infezione da ZIKV si risolve entro due settimane dall’infezione, probabilmente a causa del picco precoce di produzione di anticorpi IgM che controllano il virus. Lo studio attuale dimostra che questo vale anche durante la gravidanza.

Studi futuri dovrebbero esaminare come i livelli di IgM si correlano alla viremia persistente. Nella donna con il periodo di viremia più lungo, dopo il primo picco di attività neutralizzante delle IgM 14 giorni dopo l'insorgenza dei sintomi, si è verificato un secondo picco a circa 70 giorni, durante il quale è apparso DH1017.IgM. La mutazione somatica di questa linea cellulare suggerisce che si tratti di una cellula B di memoria che esprime IgM, forse da un pool di cellule B di memoria IgM+ e plasmacellule che possono dare origine ad anticorpi IgM neutralizzanti isotipo-specifici.

La modalità di neutralizzazione potrebbe avvenire tramite il legame con un epitopo quaternario di cui non era noto in precedenza il riconoscimento da parte di un forte anticorpo neutralizzante. Tuttavia, questo tipo di epitopo contrassegna una classe di mAbs IgG potentemente neutralizzanti. Il suo utilizzo da parte di questo anticorpo IgM potrebbe prevenire il cambiamento conformazionale fusogenico della proteina E e inibire l'infezione.

L’ultrapotenza di DH1017.IgM è dovuta principalmente al suo legame multivalente, suggerendo che gli anticorpi IgM possono “occupare una nicchia funzionale riservata alle IgM nel contesto di agenti patogeni con strutture prossimali ripetitive”. Inoltre, l'attività di DH1017.IgM viene potenziata in presenza di complemento, riducendo ulteriormente il rischio di ADE.

“È importante sottolineare che la protezione mediata da DH1017.IgM dalla sfida letale di ZIKV nei topi ricapitola la protezione e il controllo virale conferiti da potenti anticorpi neutralizzanti le IgG”.

Nello scenario attuale, senza studi in corso sul vaccino ZIKV a causa della relativa rarità di questa infezione, sono urgentemente necessari interventi sicuri per la gravidanza per ridurre il rischio di ZIKV congenito. DH1017.IgM può essere una misura per colmare questa lacuna, soprattutto perché le IgM, a differenza delle IgG, non vengono trasmesse attraverso la placenta, riducendo il rischio di lesioni fetali o ADE durante l'infanzia.

Riferimento:

• 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

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