Ultramočna protitelesa IgM, izolirana pri nosečnici z virusom Zika, so obetavna kot imunoterapija

Ultramočna protitelesa IgM, izolirana pri nosečnici z virusom Zika, so obetavna kot imunoterapija

Okužba z virusom zika (ZIKV) je potencialno teratogena bolezen, ki povzroči, da ima do eden od sedmih dojenčkov, rojenih okuženim materam, nevrorazvojne pomanjkljivosti. Nova študija, objavljena v reviji celica kaže, da se nekatere matere izognejo poškodbam svojih dojenčkov, ker razvijejo zelo učinkovito nevtralizirajoče protitelo. To dokazuje pomen takšnih protiteles pri zaščiti ploda pred virusom Zika, hkrati pa predstavljajo potencialno koristno protitelo pri preprečevanju okužbe ploda.

Naučite se: IgM, specifičen za virus Zika, izzvan med nosečnostjo, kaže ultramočno nevtralizacijo. Avtor fotografije: NIAID

uvod

ZIKV se je pojavil v Ameriki in kmalu se je izkazalo, da se prenaša vertikalno, kar je povzročilo, da se je precejšnja manjšina prizadetih dojenčkov rodila z mikrocefalijo in drugimi prirojenimi anomalijami. Medtem je tudi pri dojenčkih normalnega videza obstajala znatna stopnja nevrorazvojnih motenj po materini okužbi z ZIKV med nosečnostjo nekaj let prej.

Zanimivo je, da ZIKV običajno ne povzroča bolezni pri odraslih; odgovoren je predvsem za teratogene posledice med nosečnostjo. Na primer, v Braziliji je bilo v letih 2015–2016 11.000 primerov mikrocefalije, ki izvirajo iz enega samega izbruha. Zato je med nosečnostjo potrebna zaščitna imunost, ki vključuje nevtralizirajoča protitelesa (nAbs).

Prejšnje študije so poročale predvsem o nAbs razreda imunoglobulinov G (IgG), čeprav imajo protitelesa IgM presenetljivo dolgoletno vlogo pri okužbah s flavivirusi, kot sta virus rumene mrzlice in okužbe z virusom Zahodnega Nila. To temelji na konvencionalnem konceptu, da se med akutno fazo okužbe začasno tvorijo protitelesa IgM, ki so sestavljena iz protiteles z nizko afiniteto brez sposobnosti nevtralizacije. Vendar to nasprotuje zgodnjim nevtralizirajočim protitelesom IgM pri takih okužbah.

Protitelesa IgM so pentamerna in se vežejo na petkrat več epitopov kot protitelesa IgG. Izkoriščajo se gosto zapakirane ponavljajoče se strukture teh virusov, kar omogoča, da protitelesa IgM vežejo receptorje celic B v večvalentnih razmerjih. To pa daje prednost stimulaciji celic B in klonski selekciji protiteles.

Rezultat so specifična protitelesa IgM proti ZIKV po več letih, v nasprotju s petdnevnim razpolovnim časom IgM v običajnih primerih. To kaže na izbiro celic B, ki izražajo IgM, specifične za ZIKV, čemur sledi ekspanzija med takšno okužbo.

"Čeprav je nevtralizirajoča aktivnost primarno pripisana protitelesom izotipa IgG, ima lahko IgM premalo cenjeno vlogo pri imunosti ZIKV ... zlasti v nosečnosti."

Celice B so najprej stimulirane za sproščanje interlevkina (IL-10), nato pa je njihova proizvodnja potlačena, kar omogoča zrelim celicam B preživetje, vendar zmanjša število naivnih celic B med nosečnostjo. Ker slednji proizvajajo protitelesa IgM, ta premik proti spominskim celicam in celicam, ki izločajo protitelesa, oblikuje profil nAbs IgG in IgM med nosečnostjo.

Sedanja študija, ki bo objavljena v Cell, je preučevala nevtralizirajoče učinke protiteles IgM pri nosečnicah. Kohorta je vključevala deset žensk, osem z akutno in druge s sekundarno okužbo z ZIKV, to je po predhodni izpostavljenosti virusu denge (DENV).

Kaj je pokazala študija?

Rezultati kažejo, da so imele vse okužene ženske visoke ravni protiteles proti ZIKV v celotni nosečnosti od časa okužbe. Anti-ZIKV IgM so našli pri vseh preiskovancih, pri enem preiskovancu pa so po 406 dneh kazali vztrajne IgM

Raziskovalci so tudi ugotovili, da ZIKV delno nevtralizirajo protitelesa IgM, pri čemer je najvišji odstotek pri ~80 % ugotovljen pri subjektu, ki je pokazal tudi najdaljšo obstojnost IgM, ki nevtralizira ZIKV, 100 dni po pojavu simptomov. Zato je nevtralizacija IgM najpomembnejša v prvem trimesečju nosečnosti ob primarni ali sekundarni okužbi z ZIKV.

Vendar so štiri od sedmih žensk s poznimi protitelesi IgM pokazale sposobnost nevtralizacije do 210 dni po pojavu simptomov, pri čemer so bili vsi sekundarni primeri. Zanimivo je, da večina ZIKV-reaktivnih IgM ni bila ZIKV-nevtralizirajoči IgM.

Raziskovalci so pregledali repertoarje celic B iz vzorcev krvi okuženih mater.

To je vodilo do identifikacije devetih ločenih celičnih linij B, ki so proizvedle protitelesa, ki vežejo ZIKV, v periferni krvi mater, okuženih z ZIKV. Poleg tega je bilo ugotovljeno, da te B-limfoblastoidne celične linije (B-LCL) vsebujejo tisto, ki proizvaja protitelo IgM DH1017.IgM v pentamerni obliki.

E-knjiga Protitelesa

Zbirka najboljših intervjujev, člankov in novic zadnjega leta. Prenesite brezplačno kopijo

To nAb je dozorelo, kar dokazuje dejstvo, da je bilo podvrženo somatski mutaciji. Bil je zelo specifičen za ZIKV, nereaktiven na druge flaviviruse in je pokazal ultramočno nevtralizacijo ZIKV. V neposredni primerjavi z znanimi ZIKV-nevtralizirajočimi monoklonskimi protitelesi IgG (mAbs) je njegovo nevtralizacijsko območje preseglo slednje za 8- do več kot 10.000-krat. Vsako nevtralizirajoče protitelo s polovično največjo inhibitorno koncentracijo (IC50), manjšo od 10 ng/ml, je mogoče opisati kot ultramočno.

Ta ultrapotenca je bila neposredno povezana z njegovim izotipom IgM in rekombinantnim DH1017. Protitelesa IgG so pokazala precej šibkejše interakcije z ZIKV. Predvsem DH1017.IgM ni pokazal od protiteles odvisnega povečanja (ADE) okužbe in vitro, niti ni klon celic B reagiral s človeškimi avtoantigeni, da bi povzročil avtoimunsko bolezen.

Ko so ga dali mišim pred izpostavitvijo smrtonosnim odmerkom virusa, je preprečil viremijo bolje kot protitelesa IgG. Medtem ko so vse izpostavljene kontrolne miši poginile zaradi okužbe, so tiste, zdravljene z DH1017.IgM, preživele in pokazale zmanjšanje viremije do meje zaznavnosti. Tudi pri polovičnem odmerku so vse živali preživele, vendar je bila viremija preprečena manj učinkovito. Protitelesa so bila zaznavna do štiri dni po izpostavitvi virusu.

Še enkrat, "dekvalentni pentamer DH1017.IgM ščiti pred boleznijo ZIKV pri miših in nadzoruje viremijo učinkoviteje kot dvovalentni monomer DH1017.IgG."

Ti rezultati kažejo, da je multivalentni izotip IgM odgovoren za vrhunsko nevtralizacijsko sposobnost.

Virus ima petkratno simetrijo z več glikoproteinskimi enotami ektodomene (E) na površini. Nadaljnja študija strukture protiteles je pokazala, da se lahko "roki pentamera DH1017.IgM upognejo proti površini virusa in da lahko vsak krak pride v stik z epitopi sosednjih asimetričnih enot." Ta dekvalentni način prepoznavanja antigena daje protitelesu IgM prednost pred bivalentnim stikom, ki je možen s protitelesi IgG.

Protitelesa IgM se lahko vežejo tudi na pare epitopov na različnih virionih in jih navzkrižno povežejo, da tvorijo agregate. Oba načina prepoznavanja antigena lahko delujeta hkrati.

Kakšni so učinki?

Na podlagi ugotovitev pri miših se zdi, da je DH1017.IgM dober kandidat za imunoterapijo proti ZIKV. Tako kot drugi flavivirusi tudi ZIKV inducira obstojna protitelesa IgM, ki lahko pomagajo nevtralizirati virus v prvih treh mesecih nosečnosti.

To podpira prejšnja ugotovitev, da je v večini primerov okužba z ZIKV izginila v dveh tednih po okužbi, verjetno zaradi zgodnje največje proizvodnje protiteles IgM, ki nadzorujejo virus. Trenutna študija kaže, da je to tako tudi med nosečnostjo.

Prihodnje študije bi morale preučiti, kako so ravni IgM povezane s trajno viremijo. Pri ženskah z najdaljšim obdobjem viremije se je po prvem vrhu nevtralizirajoče aktivnosti IgM 14 dni po pojavu simptomov drugi vrh pojavil pri ~70 dneh, v tem času pa se je pojavil DH1017.IgM. Somatska mutacija te celične linije nakazuje, da gre za spominsko celico B, ki izraža IgM, morda iz skupine IgM+ spominskih celic B in plazemskih celic, ki lahko povzročijo za izotip specifična nevtralizirajoča protitelesa IgM.

Način nevtralizacije bi lahko bil prek vezave na kvarterni epitop, za katerega prej ni bilo znano, da ga močno nevtralizirajoče protitelo prepozna. Vendar ta tip epitopa označuje razred močno nevtralizirajočih mAbs IgG. Njegova uporaba s tem protitelesom IgM bi lahko preprečila fuzogeno konformacijsko spremembo proteina E in zavirala okužbo.

Ultrapotenca DH1017.IgM je predvsem posledica njegove multivalentne vezave, kar kaže, da lahko protitelesa IgM "zavzamejo funkcionalno nišo, rezervirano za IgM v kontekstu patogenov s ponavljajočimi se proksimalnimi strukturami." Poleg tega se aktivnost DH1017.IgM poveča v prisotnosti komplementa, kar dodatno zmanjša tveganje za ADE.

"Pomembno je, da zaščita, posredovana z DH1017.IgM, pred smrtonosnim izzivom ZIKV pri miših povzema zaščito in nadzor nad virusom, ki ju zagotavljajo močna protitelesa, ki nevtralizirajo IgG."

V trenutnem scenariju, ko zaradi relativne redkosti te okužbe ni tekočih preskušanj cepiva ZIKV, so za zmanjšanje tveganja za prirojeni ZIKV nujno potrebni posegi, varni za nosečnost. DH1017.IgM je lahko ukrep za premostitev te vrzeli, zlasti ker se IgM za razliko od IgG ne prenaša skozi posteljico, kar zmanjšuje tveganje za poškodbe ploda ali ADE v otroštvu.

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

.