Ultrapotentās IgM antivielas, kas izolētas no grūtnieces ar Zikas vīrusu, ir daudzsološas kā imūnterapija

Ultrapotentās IgM antivielas, kas izolētas no grūtnieces ar Zikas vīrusu, ir daudzsološas kā imūnterapija

Zikas vīrusa (ZIKV) infekcija ir potenciāli teratogēna slimība, kas līdz vienam no septiņiem zīdaiņiem, kas dzimuši inficētām mātēm, cieš no neiroloģiskās attīstības traucējumiem. Žurnālā publicēts jauns pētījums šūna parāda, ka dažas mātes izvairās no savainojumiem saviem mazuļiem, jo ​​viņi izstrādā ļoti efektīvas neitralizējošas antivielas. Tas parāda šādu antivielu nozīmi augļa aizsardzībā no Zikas vīrusa, vienlaikus pārstāvot arī potenciāli noderīgu antivielu augļa infekcijas novēršanā.

Uzziniet: Zikas vīrusam specifisks IgM, kas izsaukts grūtniecības laikā, parāda īpaši spēcīgu neitralizāciju. Fotoattēla kredīts: NIAID

ievads

ZIKV parādījās Amerikā un drīz vien izrādījās vertikāli pārnēsāts, kā rezultātā ievērojama daļa skarto zīdaiņu piedzima ar mikrocefāliju un citām iedzimtām anomālijām. Tikmēr pat normāla izskata zīdaiņiem bija ievērojams neiroloģiskās attīstības traucējumu līmenis pēc mātes ZIKV infekcijas grūtniecības laikā pirms vairākiem gadiem.

Interesanti, ka ZIKV parasti neizraisa slimības pieaugušajiem; tas galvenokārt ir atbildīgs par teratogēnām sekām grūtniecības laikā. Piemēram, Brazīlijā 2015.–2016. gadā bija 11 000 mikrocefālijas gadījumu, ko izraisīja viens uzliesmojums. Tādēļ grūtniecības laikā ir nepieciešama aizsargājoša imunitāte, kas ietver neitralizējošās antivielas (nAb).

Iepriekšējie pētījumi galvenokārt ziņoja par imūnglobulīna G (IgG) klases nAb, lai gan IgM antivielām ir pārsteidzoši ilgstoša loma flavivīrusu infekcijās, piemēram, dzeltenā drudža vīrusa un Rietumnīlas vīrusu infekcijās. Tas ir balstīts uz konvencionālo koncepciju, ka infekcijas akūtās fāzes laikā īslaicīgi veidojas IgM antivielas, kas sastāv no zemas afinitātes antivielām bez neitralizējošās spējas. Tomēr tas atspēko agrīnās neitralizējošās IgM antivielas šādās infekcijās.

IgM antivielas ir pentamēras un saistās ar piecas reizes vairāk epitopu nekā IgG antivielas. Šo vīrusu blīvi iesaiņotās atkārtotās struktūras tiek izmantotas, ļaujot B šūnu receptoriem saistīt IgM antivielas daudzvērtīgās attiecībās. Tas savukārt veicina B šūnu stimulāciju un antivielu klonālo atlasi.

Rezultāts ir specifiskas IgM antivielas pret ZIKV pēc vairākiem gadiem, atšķirībā no piecu dienu IgM pussabrukšanas perioda normālos gadījumos. Tas liecina par B šūnu atlasi, kas ekspresē ZIKV specifisko IgM, kam seko izplešanās šādas infekcijas laikā.

"Lai gan neitralizējošā aktivitāte galvenokārt tiek attiecināta uz IgG izotipa antivielām, IgM var būt nepietiekami novērtēta ZIKV imunitāte, jo īpaši grūtniecības laikā."

B šūnas vispirms tiek stimulētas atbrīvot interleikīnu (IL-10), pēc tam to ražošana tiek nomākta, ļaujot nobriedušām B šūnām izdzīvot, bet samazinot naivo B šūnu skaitu grūtniecības laikā. Tā kā pēdējie ražo IgM antivielas, šī pāreja uz atmiņu un antivielas izdalošām šūnām veido IgG un IgM nAb profilu grūtniecības laikā.

Pašreizējā pētījumā, kas tiks publicēts Cell, tika pārbaudīta IgM antivielu neitralizējošā iedarbība grūtniecēm. Kohortā bija desmit sievietes, astoņas ar akūtu un pārējām ar sekundāru ZIKV infekciju, tas ir, pēc iepriekšējas saskares ar tropu drudža vīrusu (DENV).

Ko parādīja pētījums?

Rezultāti liecina, ka visām inficētajām sievietēm visā grūtniecības laikā kopš inficēšanās brīža bija augsts anti-ZIKV antivielu līmenis. Anti-ZIKV IgM tika konstatēts visiem subjektiem, vienam subjektam pēc 406 dienām bija noturīgs IgM

Pētnieki arī atklāja, ka ZIKV daļēji neitralizē IgM antivielas, un lielākais procentuālais daudzums ~ 80% tika konstatēts subjektam, kurš arī uzrādīja visilgāko ZIKV neitralizējošā IgM noturību 100 dienas pēc simptomu parādīšanās. Tāpēc IgM neitralizācija ir vissvarīgākā grūtniecības pirmajā trimestrī ar primāru vai sekundāru ZIKV infekciju.

Tomēr četrām no septiņām sievietēm ar vēlīnām IgM antivielām bija neitralizējoša spēja līdz 210 dienām pēc simptomu parādīšanās, un tie visi bija sekundāri gadījumi. Interesanti, ka lielākā daļa ar ZIKV reaktīvā IgM nebija ZIKV neitralizējošais IgM.

Pētnieki pārbaudīja B šūnu repertuārus no inficēto māšu asins paraugiem.

Tā rezultātā tika identificētas deviņas atsevišķas B šūnu līnijas, kas ražoja ZIKV saistošas ​​antivielas ZIKV inficēto māšu perifērajās asinīs. Turklāt tika konstatēts, ka šīs B-limfoblastoīdu šūnu līnijas (B-LCL) satur vienu, kas ražo IgM antivielu DH1017.IgM pentamērā formā.

E-grāmatu antivielas

Pagājušā gada populārāko interviju, rakstu un ziņu apkopojums. Lejupielādējiet bezmaksas kopiju

Šis nAb bija nobriedis, par ko liecina fakts, ka tajā bija veikta somatiska mutācija. Tas bija ļoti specifisks ZIKV, nereaģē uz citiem flavivīrusiem un parādīja īpaši spēcīgu ZIKV neitralizāciju. Tiešā salīdzinājumā ar zināmajām ZIKV neitralizējošām IgG monoklonālajām antivielām (mAb), tās neitralizācijas diapazons pārsniedza pēdējo par 8 līdz vairāk nekā 10 000 reižu. Jebkuru neitralizējošu antivielu, kuras inhibējošā koncentrācija (IC50) ir puse no maksimālās, ir mazāka par 10 ng/ml, var raksturot kā ultrapotentu.

Šī ultrapotence bija tieši saistīta ar tā IgM izotipu un rekombinanto DH1017. IgG antivielām bija daudz vājāka mijiedarbība ar ZIKV. Jo īpaši DH1017.IgM neuzrādīja no antivielām atkarīgu infekcijas pastiprināšanos (ADE) in vitro, kā arī B šūnu klons nereaģēja ar cilvēka autoantigēniem, lai izraisītu autoimūnu slimību.

Lietojot pelēm pirms nāvējošu vīrusa devu iedarbības, tas labāk novērsa virēmiju nekā IgG antivielas. Lai gan visas pakļautās kontroles peles nomira no infekcijas, tās, kuras tika ārstētas ar DH1017.IgM, izdzīvoja un uzrādīja virēmijas samazināšanos līdz noteikšanas robežai. Pat lietojot pusi no devas, visi dzīvnieki izdzīvoja, bet virēmija tika novērsta mazāk efektīvi. Antiviela bija nosakāma līdz četrām dienām pēc vīrusa iedarbības.

Atkal, "dekavalentais DH1017.IgM pentamers aizsargā pret ZIKV slimību pelēm un kontrolē virēmiju efektīvāk nekā divvērtīgais DH1017.IgG monomērs."

Šie rezultāti liecina, ka IgM daudzvērtīgais izotips ir atbildīgs par augstāko neitralizācijas spēju.

Vīrusam ir pieckārtīga simetrija ar vairākām ektodomēna (E) glikoproteīna vienībām uz virsmas. Turpmāka antivielu struktūras izpēte atklāja, ka "DH1017.IgM pentamēra rokas var noliekties pret vīrusa virsmu un ka katra roka var saskarties ar blakus esošo asimetrisko vienību epitopiem." Šis dekavalents antigēna atpazīšanas veids dod IgM antivielām priekšrocības salīdzinājumā ar iespējamo divvērtīgo kontaktu ar IgG antivielām.

IgM antivielas var arī saistīties ar epitopu pāriem uz dažādiem virioniem un savstarpēji savienot tos, veidojot agregātus. Abi antigēnu atpazīšanas veidi var darboties vienlaikus.

Kādas ir sekas?

Pamatojoties uz peļu atradumiem, šķiet, ka DH1017.IgM ir labs kandidāts imūnterapijai pret ZIKV. Tāpat kā citi flavivīrusi, ZIKV inducē noturīgas IgM antivielas, kas varētu palīdzēt neitralizēt vīrusu pirmajos trīs grūtniecības mēnešos.

To apstiprina iepriekšējais novērojums, ka vairumā gadījumu ZIKV infekcija izzuda divu nedēļu laikā pēc inficēšanās, iespējams, agrīnas maksimālās IgM antivielu ražošanas dēļ, kas kontrolē vīrusu. Pašreizējais pētījums liecina, ka tas notiek arī grūtniecības laikā.

Turpmākajos pētījumos jāpārbauda, ​​kā IgM līmenis ir saistīts ar pastāvīgu virēmiju. Sievietei ar visilgāko virēmijas periodu pēc pirmā IgM neitralizējošās aktivitātes maksimuma 14 dienas pēc simptomu parādīšanās otrais maksimums radās ~70 dienās, šajā laikā parādījās DH1017.IgM. Šīs šūnu līnijas somatiskā mutācija liecina, ka tā ir atmiņas B šūna, kas ekspresē IgM, iespējams, no IgM+ atmiņas B šūnu un plazmas šūnu kopuma, kas var radīt izotipam specifiskas neitralizējošas IgM antivielas.

Neitralizācijas veids varētu būt saistīšanās ar kvartāru epitopu, par kuru iepriekš nebija zināms, ka to atpazīst spēcīga neitralizējoša antiviela. Tomēr šis epitopa veids iezīmē spēcīgi neitralizējošu IgG mAb klasi. Šīs IgM antivielas lietošana var novērst E proteīna fuzogēnu konformācijas izmaiņas un kavēt infekciju.

DH1017.IgM ultrapotence galvenokārt ir saistīta ar tā daudzvērtīgo saistīšanos, kas liecina, ka IgM antivielas var "ieņemt funkcionālu nišu, kas rezervēta IgM patogēnu ar atkārtotām proksimālām struktūrām kontekstā". Turklāt DH1017.IgM aktivitāte tiek pastiprināta komplementa klātbūtnē, vēl vairāk samazinot ADE risku.

"Svarīgi, ka DH1017.IgM mediētā aizsardzība pret nāvējošu ZIKV infekciju pelēm apkopo aizsardzību un vīrusu kontroli, ko nodrošina spēcīgas IgG neitralizējošas antivielas."

Pašreizējā scenārijā, kad ZIKV vakcīnas izmēģinājumi netiek veikti šīs infekcijas relatīvā retuma dēļ, steidzami nepieciešama grūtniecībai droša iejaukšanās, lai samazinātu iedzimtas ZIKV risku. DH1017.IgM var būt līdzeklis, lai novērstu šo plaisu, jo īpaši tāpēc, ka IgM atšķirībā no IgG netiek pārnests caur placentu, tādējādi samazinot augļa ievainojumu vai ADE risku zīdaiņa vecumā.

Atsauce:

• 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

.