Ultrasilne przeciwciała IgM wyizolowane od kobiety ciężarnej zakażonej wirusem Zika są obiecujące jako immunoterapia

Ultrasilne przeciwciała IgM wyizolowane od kobiety ciężarnej zakażonej wirusem Zika są obiecujące jako immunoterapia

Zakażenie wirusem Zika (ZIKV) jest chorobą potencjalnie teratogenną, w wyniku której aż u jednego na siedem niemowląt urodzonych przez zakażone matki występuje deficyty neurorozwojowe. Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie komórka pokazuje, że niektóre matki unikają zranienia swoich dzieci, ponieważ powstają u nich wysoce skuteczne przeciwciała neutralizujące. Pokazuje to znaczenie takich przeciwciał w ochronie płodu przed wirusem Zika, a jednocześnie stanowią one potencjalnie przydatne przeciwciało w zapobieganiu zakażeniom płodu.

Uczyć się: IgM swoiste dla wirusa Zika powstałe w czasie ciąży wykazują ultrasilną neutralizację. Źródło zdjęcia: NIAID

wstęp

ZIKV pojawił się w obu Amerykach i wkrótce okazało się, że jest przenoszony wertykalnie, w wyniku czego znaczna mniejszość zakażonych niemowląt rodziła się z małogłowiem i innymi wadami wrodzonymi. Tymczasem nawet u normalnie wyglądających niemowląt zaobserwowano znaczny odsetek zaburzeń neurorozwojowych po zakażeniu ZIKV przez matkę podczas ciąży kilka lat wcześniej.

Co ciekawe, ZIKV zazwyczaj nie powoduje choroby u dorosłych; jest głównie odpowiedzialny za skutki teratogenne w czasie ciąży. Na przykład w Brazylii odnotowano 11 000 przypadków małogłowia wynikających z pojedynczej epidemii w latach 2015–2016. Dlatego w czasie ciąży wymagana jest odporność ochronna obejmująca przeciwciała neutralizujące (nAbs).

Poprzednie badania dotyczyły głównie nAb klasy immunoglobulin G (IgG), chociaż przeciwciała IgM odgrywają zaskakująco długoletnią rolę w infekcjach flawiwirusami, takimi jak wirus żółtej febry i infekcje wirusem Zachodniego Nilu. Opiera się to na konwencjonalnej koncepcji, że w ostrej fazie infekcji tworzą się tymczasowo przeciwciała IgM, które składają się z przeciwciał o niskim powinowactwie i pozbawionych zdolności neutralizujących. Jednak to przeczy wczesnemu neutralizowaniu przeciwciał IgM w takich infekcjach.

Przeciwciała IgM są pentameryczne i wiążą się z pięciokrotnie większą liczbą epitopów niż przeciwciała IgG. Wykorzystuje się gęsto upakowane, powtarzające się struktury tych wirusów, umożliwiając wiązanie receptorów komórek B przez przeciwciała IgM w wielowartościowych proporcjach. To z kolei sprzyja stymulacji limfocytów B i selekcji klonalnej przeciwciał.

Rezultatem są specyficzne przeciwciała IgM przeciwko ZIKV po kilku latach, w przeciwieństwie do pięciodniowego okresu półtrwania IgM w normalnych przypadkach. Sugeruje to selekcję komórek B wykazujących ekspresję IgM swoistych dla ZIKV, a następnie ekspansję podczas takiej infekcji.

„Chociaż działanie neutralizujące przypisuje się głównie przeciwciałom izotypowym IgG, IgM może odgrywać niedocenianą rolę w odporności ZIKV… szczególnie w czasie ciąży”.

Limfocyty B są najpierw stymulowane do uwalniania interleukiny (IL-10), a następnie ich wytwarzanie jest tłumione, co pozwala na przeżycie dojrzałych limfocytów B, ale zmniejsza liczbę naiwnych komórek B w czasie ciąży. Ponieważ te ostatnie wytwarzają przeciwciała IgM, to przesunięcie w kierunku komórek pamięci i wydzielających przeciwciała kształtuje profil nAb IgG i IgM podczas ciąży.

W obecnym badaniu, które ma zostać opublikowane w czasopiśmie Cell, sprawdzano neutralizujące działanie przeciwciał IgM u kobiet w ciąży. Kohorta obejmowała dziesięć kobiet, osiem z ostrą i pozostałe z wtórną infekcją ZIKV, to znaczy po wcześniejszej ekspozycji na wirusa dengi (DENV).

Co wykazało badanie?

Wyniki pokazują, że wszystkie zakażone kobiety miały wysoki poziom przeciwciał anty-ZIKV przez całą ciążę, od momentu zakażenia. U wszystkich pacjentów wykryto przeciwciała IgM anty-ZIKV, przy czym u jednego pacjenta wykazano utrzymujące się IgM po 406 dniach

Naukowcy odkryli również, że ZIKV jest częściowo neutralizowany przez przeciwciała IgM, przy czym najwyższy odsetek wynoszący ~80% stwierdzono u osobnika, który również wykazywał najdłuższe utrzymywanie się neutralizującej ZIKV IgM po 100 dniach od wystąpienia objawów. Dlatego neutralizacja IgM jest najważniejsza w pierwszym trymestrze ciąży z pierwotną lub wtórną infekcją ZIKV.

Jednakże cztery z siedmiu kobiet z późnymi przeciwciałami IgM wykazały zdolność neutralizowania do 210 dni od wystąpienia objawów, przy czym wszystkie były to przypadki wtórne. Co ciekawe, większość IgM reaktywnych wobec ZIKV nie była IgM neutralizującą ZIKV.

Naukowcy zbadali repertuar komórek B z próbek krwi zakażonych matek.

Doprowadziło to do identyfikacji dziewięciu odrębnych linii komórek B, które wytwarzały przeciwciała wiążące ZIKV we krwi obwodowej matek zakażonych ZIKV. Dodatkowo stwierdzono, że te linie komórkowe limfoblastoidów B (B-LCL) zawierają linię wytwarzającą przeciwciało IgM DH1017.IgM w postaci pentamerycznej.

Przeciwciała w e-booku

Zestawienie najważniejszych wywiadów, artykułów i aktualności z ostatniego roku. Pobierz bezpłatną kopię

To nAb dojrzało, o czym świadczy fakt, że przeszło mutację somatyczną. Był wysoce specyficzny dla ZIKV, niereagujący na inne flawiwirusy i wykazywał ultrasilną neutralizację ZIKV. W bezpośrednim porównaniu ze znanymi przeciwciałami monoklonalnymi IgG (mAb) neutralizującymi ZIKV, jego zakres neutralizacji przekraczał to drugie od 8 do ponad 10 000 razy. Każde przeciwciało neutralizujące o połowie maksymalnego stężenia hamującego (IC50) mniejszego niż 10 ng/ml można określić jako ultrasilne.

Ta ultramoc była bezpośrednio związana z jej izotypem IgM i rekombinowanym DH1017. Przeciwciała IgG wykazywały znacznie słabsze interakcje z ZIKV. Warto zauważyć, że DH1017.IgM nie wykazywał zależnego od przeciwciał wzmocnienia infekcji (ADE) in vitro, ani klon komórek B nie reagował z ludzkimi autoantygenami, powodując chorobę autoimmunologiczną.

Podawany myszom przed ekspozycją na śmiertelne dawki wirusa, zapobiegał wiremii lepiej niż przeciwciała IgG. Podczas gdy wszystkie eksponowane myszy kontrolne zmarły z powodu infekcji, te leczone DH1017.IgM przeżyły i wykazywały zmniejszenie wiremii do granicy wykrywalności. Nawet przy połowie dawki wszystkie zwierzęta przeżyły, ale zapobieganie wiremii było mniej skuteczne. Przeciwciało było wykrywalne do czterech dni po ekspozycji na wirusa.

Ponownie, „dekawalentny pentamer DH1017.IgM chroni przed chorobą ZIKV u myszy i kontroluje wiremię skuteczniej niż dwuwartościowy monomer DH1017.IgG”.

Wyniki te wskazują, że wielowartościowy izotyp IgM jest odpowiedzialny za doskonałą zdolność neutralizacji.

Wirus ma pięciokrotną symetrię z wieloma jednostkami glikoproteinowymi ektodomeny (E) na powierzchni. Dalsze badania struktury przeciwciał wykazały, że „ramiona pentameru DH1017.IgM mogą wyginać się w kierunku powierzchni wirusa i że każde ramię może stykać się z epitopami sąsiadujących jednostek asymetrycznych”. Ten dekawalentny sposób rozpoznawania antygenu daje przeciwciału IgM przewagę nad możliwym dwuwartościowym kontaktem z przeciwciałami IgG.

Przeciwciała IgM mogą również wiązać się z parami epitopów na różnych wirionach i sieciować je, tworząc agregaty. Obydwa sposoby rozpoznawania antygenu mogą działać jednocześnie.

Jakie są efekty?

Na podstawie wyników badań na myszach DH1017.IgM wydaje się być dobrym kandydatem do immunoterapii przeciwko ZIKV. Podobnie jak inne flawiwirusy, ZIKV indukuje trwałe przeciwciała IgM, które mogą pomóc zneutralizować wirusa w ciągu pierwszych trzech miesięcy ciąży.

Potwierdza to wcześniejsza obserwacja, że ​​w większości przypadków infekcja ZIKV ustąpiła w ciągu dwóch tygodni od zakażenia, prawdopodobnie z powodu wczesnego szczytowego wytwarzania przeciwciał IgM kontrolujących wirusa. Obecne badanie pokazuje, że dzieje się tak również w czasie ciąży.

Przyszłe badania powinny zbadać, w jaki sposób poziomy IgM odnoszą się do trwałej wiremii. U kobiety z najdłuższym okresem wiremii, po pierwszym szczycie aktywności neutralizującej IgM 14 dni od wystąpienia objawów, drugi szczyt wystąpił po ~70 dniach, kiedy to pojawił się DH1017.IgM. Mutacja somatyczna tej linii komórkowej sugeruje, że jest to komórka B pamięci wyrażająca IgM, być może z puli komórek B pamięci IgM+ i komórek plazmatycznych, które mogą dać początek swoistym dla izotypu neutralizującym przeciwciałom IgM.

Sposób neutralizacji może polegać na wiązaniu się z czwartorzędowym epitopem, o którym wcześniej nie wiadomo, że jest rozpoznawany przez silne przeciwciało neutralizujące. Jednakże ten typ epitopu wyznacza klasę silnie neutralizujących mAb IgG. Jego zastosowanie przez to przeciwciało IgM mogłoby zapobiec fuzogennej zmianie konformacyjnej białka E i zahamować infekcję.

Ultramoc DH1017.IgM wynika przede wszystkim z jego wielowartościowego wiązania, co sugeruje, że przeciwciała IgM mogą „zajmować niszę funkcjonalną zarezerwowaną dla IgM w kontekście patogenów o powtarzających się strukturach proksymalnych”. Ponadto aktywność DH1017.IgM wzrasta w obecności dopełniacza, co dodatkowo zmniejsza ryzyko ADE.

„Co ważne, ochrona za pośrednictwem DH1017.IgM przed śmiertelną prowokacją ZIKV u myszy podsumowuje ochronę i kontrolę wirusa zapewnianą przez silne przeciwciała neutralizujące IgG”.

W obecnym scenariuszu, w którym nie trwają badania szczepionki ZIKV ze względu na względną rzadkość występowania tej infekcji, pilnie potrzebne są interwencje bezpieczne dla ciąży, aby zmniejszyć ryzyko wrodzonego ZIKV. DH1017.IgM może być środkiem pozwalającym wypełnić tę lukę, zwłaszcza że IgM, w przeciwieństwie do IgG, nie przenosi się przez łożysko, co zmniejsza ryzyko uszkodzenia płodu lub ADE w okresie niemowlęcym.

Odniesienie:

• 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

.