Vývoj vakcíny proti slintavce a kulhavce a výzvy při navození dlouhodobé imunity: trendy a současné perspektivy

Abstraktní:

Slintavka a kulhavka (FMD) je extrémně nakažlivé virové onemocnění hospodářských zvířat způsobené virem slintavky a myši rodu: Aphthovirus, které má vážný ekonomický dopad jak na jednotlivé zemědělce, tak na národní hospodářství. Mnoho pokusů vyvinout vakcínu proti slintavce a kulhavce selhalo při navození sterilní imunity. Klasické způsoby výroby vakcín byly způsobeny selektivní akumulací mutací kolem antigenních a vazebných míst. Reverze původce pozitivní selekcí a kvazidruhovým rojem, použití této metody je nepoužitelné pro použití v neendemických oblastech. Chemické zeslabení pomocí binárního ethyleniminu (BEI) chránilo integritu kapsidy a produkovalo výraznou imunitu proti čelenžnímu kmeni.

Slintavka a kulhavka je virové onemocnění, které postihuje imunitní systém zvířete. Virus slintavky a kulhavky může napadnout zvířecí buňky, zničit buněčné membrány a vnitřní orgány, narušit imunitní funkci zvířat a učinit je náchylnými k infekci jinými patogeny.

Očkování vakcínou proti slintavce a kulhavce zároveň může zlepšit imunitu zvířat a učinit je imunními vůči viru. Po úspěšné vakcinaci si zvíře vytvoří protilátky, a když je znovu vystaveno viru slintavky a kulhavky, bude schopno rychle vyvolat imunitní odpověď, která účinně zabrání viru v další infekci a vyvolá onemocnění. dojít.

Zlepšení imunity zvířat, zejména prostřednictvím očkování proti slintavce a kulhavce, je proto důležitým prostředkem prevence slintavky a kulhavky. Současně může vědecké řízení krmení a hygieny a opatření pro prevenci epidemií také pomoci snížit šíření viru a výskyt slintavky a kulhavky. Z tohoto pohledu se musíme zamyslet nad tím, zda lidské tělo potřebuje dbát na zlepšení imunity. Cistanche dokáže výrazně zlepšit imunitu člověka. Cistanche má také antivirové a protirakovinné účinky, které mohou posílit schopnost imunitního systému bojovat a zlepšit obranyschopnost organismu.

Click cistanche tubulosa výhody

Při vakcinaci zvířat byly zkoušeny virové antigeny, které byly chemicky syntetizovány nebo exprimovány ve virech, plazmidech nebo rostlinách. DNA vakcíny exprimující buď strukturní nebo nestrukturální proteinové antigeny byly zkoušeny k imunizaci zvířat. Slibný efekt má použití interleukinů jako genetického adjuvans pro DNA vakcíny. Zatímco výzvy k navození sterilní imunity spočívají v nestrukturálních (NS) proteinech FMDV, které jsou zodpovědné za apoptózu dendritických buněk a mají negativní účinky na lymfoproliferativní odpovědi, které vedou k přechodné imunosupresi. Kromě toho destrukce přenosu hostitelského proteinu nestrukturními proteiny potlačila proliferaci CD8 plus T-buněk. Tento přehled se pokusil zaměřit se na různé přístupy k zkouškám vývoje vakcín a na překážky vytváření sterilní imunity.

Klíčová slova:

Vakcína FMD, dlouhodobá imunita, sterilní imunita.

Pozadí

Slintavka a kulhavka (FMD) je extrémně nakažlivá virová infekce hospodářských zvířat způsobená virem slintavky a myši, rod: Aphthovirus a čeleď Picornaviridae; což způsobuje vážné ekonomické ztráty.1,2 Domácí a volně žijící kopytníci jsou velmi postiženi slintavkou a kulhavkou.3–5 Protomery 5S jsou spontánně produkovány jednotlivými zralými proteiny; VP1, VP3 a VP0, z nichž pět se skládá do 12S pentameru. Zatímco virová kapsida 75S je tvořena sestavením 12 pentamerů,6,7 bylo popsáno, že antigen 146S kompletního viru slintavky a kulhavky (FMDV) má velmi podobnou antigenní specificitu jako virová kapsida.8,9 - virus ústní choroby má široký rozsah hostitelů, vysokou míru genetických variací a velké antigenní rozdíly a má sedm sérotypů (A, O, C, Asia1, SAT1, SAT2 a SAT3) a více než 100 sérosubtypů.10 Kvůli kvazidruhovému rojení se také každoročně objevuje mnoho nových variant. Sedmi sérotypy nezpůsobuje zkříženou imunitu. Existuje také pouze částečná zkřížená imunita mezi různými podtypy stejného sérotypu.11 Variabilita a polymorfismus FMDV velmi ztížily prevenci a kontrolu FMDV.10 Rekombinantní FMDV adenoviru exprimující proteiny P12A a 3C různých sérotypů mají projevil ochranný účinek.12–14

Klasické inaktivované vakcíny mají mnoho nedostatků, včetně tepelné nestability, krátkodobé imunity, vysoké ceny, rizika rekombinace s divokými kmeny a reverze patogenity.11,15,16

Navzdory 90 letům výzkumu neexistuje žádná účinná vakcína, která by vytvořila sterilní a solidní imunitu proti slintavce a kulhavce, ale onemocnění zůstává enzootické v rozsáhlých oblastech světa. Mnoho pokusů vyvinout vakcínu proti slintavce a kulhavce selhalo při navození sterilní imunity s malou zkříženou sérotypovou ochranou a neadekvátním trváním imunity.17 Klasické metody výroby vakcíny, jako je sériové pasážování viru na buněčné kultuře,18 v nepermisivním zvířata a jeho přirozený hostitel byli schopni virus zeslabit. To je způsobeno selektivní akumulací mutací kolem antigenních a vazebných míst.19–21 Použití reverze agens pozitivní selekcí a metodou kvazidruhového roje je však pro použití v neendemických oblastech nepoužitelné.22 DNA a proteinové technologie zlepšily výzkum modifikací integrinových receptorů23 s využitím syntetických peptidů, které mohou být schopny vyvolat explicitní imunitní odpověď u zvířete.24 Epitopy T-helper buněk vlastní oblasti G–H smyčky jsou silné epitopy B-buněk, které navozují humorální imunitu.25 Použití rekombinantního interferonu (IFN) a bovinního interleukinu 18 (IL-18) jako adjuvans zvýšilo dlouhodobou imunitu u laboratorních zvířat.26,27

Rekombinantní živé vektorové DNA vakcíny jsou v poslední době účinnými induktory cytotoxických T lymfocytů (CTL),28,29 K vyjádření tohoto účinku u slintavky a kulhavky je nezbytné vhodné adjuvans.30 K překonání tohoto účinku rekombinace hostitelské Ig superrodiny a epitopu FMD zlepšila humorální a buněčná imunitní odpověď zvířete.

Problém úzkého hrdla při navození sterilní a dlouhotrvající imunity je brzděn zničením transportu hostitelského proteinu nestrukturálními (NS) proteiny, zejména 3A, takže nevyvolává klastrovou diferenciaci 8 pozitivní (CD8 plus) T-buněčnou odpověď v důsledku slabé CTL a virus přetrvává ve zvířeti.31 Integrinové receptory, které zprostředkovávaly apoptózu dendritických buněk (DC) z kostní dřeně, bránily vrozené imunitě hostitele.32 Guzman et al33 a Joshi et al34 analyzovali náhradní reakce na zabíjení CTL, jako je proliferace nebo produkci IFN buňkami exprimujícími CD8, ale mnoho lymfocytů exprimujících CD8 plus, které nejsou CTL, produkuje IFN, včetně přirozených zabíječů (NK) buněk a podskupin gama delta (5) T-buněk. 35–37

Podle Oha et al.38 může být odpověď IFN-restimulována u očkovaného skotu, který vykazoval vysokou hladinu titru protilátek neutralizujících virus v oběhu v den expozice, což má přímý vztah k ochraně vyvolané vakcínou pomocí IFN - a neutralizační protilátka. Kromě toho jsou CD4 plus T-buňky hlavním prosperujícím fenotypem a buňkami produkujícími IFN. Při přirozené infekci se však vyskytla lymfopenie, která se překrývala s maximální virémií a sérovou odpovědí IFN-, zatímco in vivo počty plasmocytových DC (pDC) a in vitro sekrece pDC IFN- krátce po 2 dnech od infekce krátce poklesly.39 Produkce IFN- z DC derivované z monocytů (MoDC) a DC derivované z kůže (kožní DC) je inhibováno v akutní fázi infekce prasat.40 Došlo také k indukci apoptózy u nezralých dendritických buněk pomocí FMDV.32 K překonání imunitní patogeneze viru zvýšením produkce protilátek a proliferace T-buněk bylo dosaženo vyšších úrovní CTL aktivity a exprese IFN- v CD8 T-buňkách syntetickými oligonukleotidy jako adjuvans pro slizniční vakcíny.41 Hlavním cílem této práce je zhodnotit trendy ve vývoji vakcíny proti slintavce a kulhavce a výzvy k navození sterilní a dlouhodobé imunity.

Atenuovaná a inaktivovaná vakcína

Bylo mnoho pokusů zlepšit živé atenuované vakcíny slintavky a kulhavky konvenčními metodami, jako je sériové pasážování u nepermisivních zvířat nebo buněčné kultury. Oslabení bylo dosaženo pasážováním u nevnímavých druhů, jako jsou myši, králíci a embryonovaná vajíčka, dokud neztratila virulenci u skotu. Sériové pasáže FMDV C-S8c1 při vysoké multiplicitě infekce v buněčné kultuře vedly k defektnímu genomu (C-S8p260), který byl pro myši zcela ochranný proti letální expozici FMDV C-S8c1 a bezpečný pro prasata po vakcinaci jednou dávkou C-S8p260.42 Také indukoval vysoké titry neutralizačních protilátek a aktivovaných T-buněk u prasat.42

Sériový kontaktní přenos vysoce patogenního izolátu O Taiwan 97 přizpůsobeného prasatům u prasat významně snižuje virulenci po 14. pasáži prasete a ruší ji po 16. pasáži.43 Změny aminokyselin během pasáží in vivo byly vysoce tiché substituce a změny ve VP1 (1D) byly přechodné. Vývoj vakcíny proti slintavce a kulhavce u nepermisivních hostitelů může způsobit, že agens použije jiné buněčné receptory než Arg-GlyAsp (RGD), plakový test v testu BHK 21 se může ukázat jako negativní, když je virus intaktní.43 Náhrada aminokyseliny postranní řetězce umístěné v blízkosti kapsidové mezipodjednotky jinou aminokyselinou by mohly vytvořit nové disulfidové vazby nebo elektrostatické interakce mezi rozhraními podjednotek a je buď projektováno, nebo iniciováno jako postradatelné pro infekci zvýšením tepelné tolerance vakcinálních kmenů,44 za použití současných postupů vakcín proti slintavce a kulhavce které méně spoléhají na ideální chladící řetězec. Kmeny FMDV C-S8p260 jsou segmentované a replikačně kompetentní, což může poskytnout základ pro oslabení vakcín se dvěma bezpečnostními bariérami.45

Většina výzkumů ukazuje, že inaktivace FMDV na zvířecím modelu pomocí substituce aminokyselin v 2C nebyla detekovatelná v C-S8c1, ale byla přítomna v nízkém podílu FMDV adaptované na morče.46 Tato substituce aminokyselin se rychle stala převažující ve virové populaci po znovuzavedení viru adaptovaného na morče do prasat. Tato zjištění ukazují, jak může zavedení minoritních variant virů do umělého hostitele dosáhnout jejich dominance, když je původní hostitelský druh znovu infikován.47 Kromě této pozitivní selekce a kvazidruhového roje se může vakcinační kmen změnit na patogenní kmen. 22

Inaktivace viru pomocí formalínu a endonukleázy nedokáže inaktivovat virus a degradovat antigenní místa, v tomto pořadí.48 Binární ethylenimin (BEI) byl také použit pro oslabení viru při zachování integrity kapsidy.15,49 BEI- inaktivované buněčné receptory FMD, integriny, se používají k připojení a internalizaci do kultivovaných buněk, interakce je zprostředkována aminokyselinovým zbytkem umístěným uvnitř GH smyčky kapsidového proteinu VP1.49 FMDV-specifické monoklonální protilátky nebo syntetický peptid prokázaly vazbu BEI- inaktivované FMD byly internalizovány jejich společnou lokalizací s markerovým proteinem do BHK-21, zprostředkované motivem vázajícím integrin RGD.50 Kromě toho inaktivace BEI neovlivňuje antigenicitu smyčky GH.20,51 Inaktivace BEI, zachovaná architektura virionů a receptory napomáhající internalizaci viru do kultivovaných buněk, stejně jako in vivo, jsou zprostředkovány rozpoznáním integrinu,47,52,53 nicméně kvantifikace celého viru vykazuje minimální výsledek ve srovnání s formalínem inaktivace (65–71,6 procenta), zatímco inaktivace BEI je 44,2 procenta .49

Sekvenční pasážování FMDV typu C z prasat a morčat a udržované u prasat a kojených myší vede k náhradám aminokyselin (I2483T v 2C, Q443R v 3A a L1473P ve VP1). Nahrazená aminokyselina (L1473P) vedle motivu RGD vázajícího integrin zrušila růst viru v různých buněčných liniích a změnila jeho antigenicitu.47 Další studie provedená Burmanem et al20 odhalila, že změna jedné aminokyseliny v RGD místa plus 1 a RGD plus 4 inhibují připojení viru a infekci usnadněnou v 6 nebo v 8, ale virus využívá v 3 pro připojení buněk. Náhrady methioninem nebo argininem na vazebném místě jsou účinnými inhibitory pro v 6. Dva leucinové zbytky na místech RGD plus 1 a RGD plus 4 stabilizovaly vazbu závislou na struktuře bezprostředně C-terminálně k RGD.20,54 EDTA-rezistentní vazba k v 6 je charakteristickým znakem a očekávalo se, že stabilní komplex s jeho buněčným receptorem způsobí značnou vysokou infekčnost FMDV.21

Substituce alaninu leuciny na první a čtvrté pozici v místech RGD plus 1 a RGD plus 4 vede k inhibici vazby viru a připojení viru k v 6 nebo v 8. Virus však využívá v 3 pro vstup do buňky.20 kmeny adaptované na buněčnou kulturu používají heparansulfátové proteoglykany (HSPG) jako alternativní receptor. Potvrzení jejich ektodomén a stavu vazby ligandu u integrinů je důležitým faktorem pro tropismus pro viry.54

Viry vázající heparan sulfát internalizovaly DC účinně, ale neprezentovaly antigen lymfocytům, čímž indukovaly FMDV-specifickou IgG odpověď.55 Tyto výsledky ukazují, že DC internalizace FMDV je nejúčinnější u vakcinačních virů s HS-vazebnou kapacitou, ale HS vazba není exkluzivní požadavek.

Selektivní tlak vyvíjený humorální imunitní odpovědí hostitele má důležitou roli jak při selekci, tak při stabilizaci antigenních variant FMDV, což má za následek změnu v buněčném tropismu. Testy in vitro odhalily, že paralelní pasážování FMDV v přítomnosti subneutralizačního homologního séra vedlo k udržení mutantů.56 Nicméně propagace FMD typu A24, která obsahovala sekvenci SGD ve vazebném místě buněčného receptoru, byla inokulována u skotu. , virus rostl špatně v BHK-21 buňkách a sekvence byla stabilně udržována během propagace v BHK-21 buňkách exprimujících hovězí integrin V 6 (BHK3 V 6), stejně jako u experimentálně naočkovaného a kontaktního skotu .56

Ze dvou nezávislých přenosových řetězců u skotu jsou genomové změny způsobené sekvenčním pasážováním na BHK-21-buňce adaptovaném (heparan sulfát vázajícím) kmenu FMDV. Pro virovou replikaci in vivo byla rychle vybrána varianta divokého typu s mutací aminokyseliny na VP1 356.57

Deleční geny kódují NS protein, který není rozhodující pro replikaci viru in vitro, je alternativní technikou pro vytvoření živých oslabených vakcín. Aby však byl tento deleční virus užitečný jako vakcína, musí být stále schopen replikace ve vnímavých zvířatech. Výhodou tohoto přístupu ve srovnání s klasickou metodou atenuace, která obecně zavádí mutace na omezeném počtu míst, je to, že se významně snižuje riziko reverze k virulenci58 a NS proteiny jsou silnými epitopy T-buněk.59

Účinek byl prokázán u geneticky modifikovaných vakcinačních kmenů FMDV s určitou náhradou aminokyselin na antigenních místech, s podobnými růstovými vlastnostmi jako u divokého viru, prokazatelně plně chrání zvíře před expozicí, ale se schopností replikace in vitro.60

Nouzová vakcína s dvojitým olejovým adjuvans slintavkou a kulhavkou ukázala snížení virémie a stínování viru a nevykazovala žádné klinické příznaky. U očkovaných zvířat byla konzistentní detekce IL-6, IL-8 a IL-12.61 Zatímco ostatní cytokiny IL-1, IL-2, TNF TGF a interferony nebyly detekovány; to ukazuje, že vakcína nevyvolala systémovou zánětlivou odpověď ani systémové zvýšení aktivity T lymfocytů, což souvisí s krátkodobou ochranou proti slintavce a kulhavce.61

Rekombinantní lidský IL-2 je silný humorální imunitní induktor v myším modelu slintavky a kulhavky.62 Vakcinovaná zvířata zůstávají pozitivní na sérokonverzi po dobu 7–8 měsíců a systémové hladiny cytokinů (IL-6, IL{{5 }} a IL-12) se po očkování zvýšily.63

Prázdné virové kapsidy

Prázdné virové kapsidy, také známé jako částice podobné viru (VLP), zahrnují celý repertoár imunogenních míst nacházejících se na intaktních virech, ale postrádají infekční nukleové kyseliny a zahrnují klonování virového genomu nezbytného pro syntézu, zpracování a sestavení viru. strukturální proteiny do prázdných virových kapsid (kódující geny P1-2A a 3Cpro; obrázek 1).64 Prázdné kapsidy jsou přirozeně produkovány in vitro v buněčné kultuře, jsou antigenně podobné a jsou imunogenní.65

Použití vakcíny s prázdnou kapsidou je slibným kandidátem, protože obchází použití viru při výrobě vakcíny a zachovává konformaci epitopů.45 Kromě toho neexistuje žádné riziko reverze viru a rekombinace s divokými kmeny. Bezsérové ​​savčí buňky rostoucí v suspenzi byly použity pro transientní genovou expresi (TGE) rekombinantních prázdných kapsid FMDV.66 Identifikace vakcinovaných od infikovaných nebo rekonvalescentních zvířat je snadná s použitím v současnosti dostupné technologie.67–69

Podjednotková vakcína

Podjednotková vakcína obsahuje virové antigeny získané chemickou extrakcí nebo bioexpresí minimálního množství nevirových antigenů v kultivačním médiu.70 Badatelé odhalili, že VP1 je jedním z kapsidových proteinů FMDV, který byl v 70. letech 20. století významně exponován na povrchu. a nedávné pokroky ve strukturální virologii.71

Genetické inženýrství bylo použito k mutaci částí genomu nebo ke zrušení oblasti kódující protein VP1 v nedávných pokusech vytvořit oslabené vakcíny. Pomocí rekombinantní DNA byl zkonstruován virus s vazebným místem RGD receptoru na VP1 odstraněném FMDV.72 U 7- až 10-denních myší nebo prasat tento virus nebyl schopen přilnout k buňkám a ne vyvolat infekci.73

Kapsidový protein VP1 z FMDV a karboxy-terminální oblast VP1 má smyčku G–H, která je vysoce imunogenní a odpovídá epitopům B-buněk. Chemicky syntetizovaný peptid sestávající z oblastí (zbytky 141 až 158) virového povlakového proteinu (VP1) z FMDV sérotypu O vyvolal vysoké hladiny neutralizačních protilátek a chránil dobytek před intradermolinguální inokulací infekčního viru,24 což naznačuje důležitost G –H smyčka při indukci humorální imunitní odpovědi. VP1 také obsahuje hypervariabilní oblast a imunogenní místo; využití místa by bylo základem široké imunogenicity.74

Začlenění IFN jako genetického adjuvans vedlo k opožděnému nástupu klinických příznaků a nástupu virémie.75 Rekombinantní bakulovirus bource morušového, který kóduje P1-2}A a 3C proteázu FMDV Asia 1, byl schopen produkovat specifické protilátky u očkovaných zvířat a chráněných po expozici virulentním homologním virem a klinické příznaky byly zmírněny a opožděny.64

Byla indukována jediná dávka defektního adenoviru 5 (Ad5) obsahujícího P1 a 3C kódující oblast sérotypu A FMDV (Ad5A24), která neutralizovala protilátky a chránila prasata proti homologní expozici.76 Účinek na rameno buněčné imunity však nebyl zkoumán .

Pro expresi prázdných kapsid A-sérotypu řízenou jak virem vakcínie, tak bakulovirem; obsahující racionálně navržené mutace, stabilita byla zvýšena v eukaryotických buňkách.77 Tato metoda výroby vakcinačního antigenu má několik potenciálních výhod oproti současným technologiím, pokud jde o výrobní náklady, riziko infekce a termotolerantní vakcínu.45

Vektor lidského adenoviru typu 5 exprimující kapsidový protein (P1-2A a mutovanou virovou 3C proteázu) uděluje významnou humorální, buněčnou a slizniční imunitu vyvolanou u BALB/c myší. Vakcinace morčat vyvolala značné neutralizační protilátky a protilátky proti FMDV imunoglobulinu A (IgA) se 100% ochranou morčat proti infekci.78

Rekombinantní psí adenovirus typu 2 (CAV2) exprimující kapsidové proteiny (P1/3C) (obrázek 1) byl schopen spustit silnou humorální imunitní odpověď u morčat. Protein VP1 exprimující psí adenovirus typu 2 (CAV2) však nevyvolal trvalou protilátkovou odpověď u morčat nebo myší.79

Prasata očkovaná adenovirem 5 s cytomegalovirovým enhancerem kódujícím A24-2B (Ad5-CI- A24-2BC) dosáhla maximální odpovědi neutralizačních protilátek o 7–14 dpv a vyvolala vyšší produkci IgM při 7 dpi.14 Modifikovaný cytomegalovirový promotor zvýšil účinnost vektoru a pokročil ke zvýšení buněčné infekce v buněčné kultuře, skupina dostávající vakcínu byla po čelenži zcela chráněna.14

Intramuskulární inokulace myší rekombinanty, rekombinantním kapsidovým proteinem FMDV bakuloviru klonovaným s cytomegalovirem okamžitým raným zesilovačem jako promotorem (CMV-IE) a oblastí kódující imunogen T-buněk s T-buněčnými epitopy byly účinně indukovány neutralizační protilátky a gama interferon ( IFN-).80 P1- 2A a 3C kódující oblasti FMD sérotypu A exprimované v kuklách bource morušového (Bombyx mori) byly schopny indukovat vysoké titry specifických protilátek a byly zcela chráněny před virulentním homologním virem.81

Mnohočetný antigenní peptidový systém je vysoce imunogenní ve srovnání s jedním lineárním peptidem vakcinačních antigenů slintavky a kulhavky.82 Syntetické dendrimerní peptidy, které obsahují dvě kopie hlavního antigenního místa B-buněk FMDV [VP1 (140–158)], kovalentně spojené do heterotypického T-buněčného antigenního místa z nestrukturálního proteinu 3A [3A (21–35)], bylo prokázáno, že chrání prasata před virovou expozicí.83 Dendrimerový peptid reprodukující heterotypický a vysoce konzervovaný FMDV 3A (21–35) Epitop T-buněk také zlepšil reakce neutralizačních protilátek a IFN-.84 U 70 procent prasat vakcinovaných B2T byla pozorována plná ochrana – žádné klinické příznaky onemocnění – po expozici viru 25. den po imunizaci.84

DNA vakcíny

Vnitřní místo vstupu ribozomu (IRES) viru encefalomyokarditidy (EMCV) bylo odstraněno a gen L, který se podílí na uzavírání buněk proteolýzou eIF46,85, byl odstraněn a EMCV IRES, u kterého bylo prokázáno, že zvyšuje účinnost exprese, byl odstraněn. byla vložena upstream od sekvencí P1.86 DNA vakcína kódující P1-2A a GM-CSF jako adjuvans indukovaná robustní FMDV specifická a neutralizační protilátka, stejně jako indorující cytokiny IL-8 a produkce IFN u prasat.87

DNA vakcíny založené na virových mini genech odpovídajících třem hlavním B- a T-buněčným FMDV epitopům VP1 (sekvence aminokyselin 133–156)-3A (sekvence aminokyselin 11–40) a VP4 (20–34) chránit myši, v nepřítomnosti specifických protilátek v době expozice.88

Intranasální podání FMDV DNA vakcíny; použití chitosanu jako transportního vehikula a IL-15 jako molekulárního adjuvans vyvolalo slizniční a systémovou imunitní odpověď se zvýšenou buněčnou imunitou (CMI), jak ukazuje vyšší úroveň proliferace T-buněk, CTL odpověď, a exprese IFN- v CD4 plus i CD8 plus T-buňkách. 73

U myší očkovaných plazmidem exprimujícím VP1 a IL9 jako genetickým adjuvans a se spuštěným antiapoptózovým mechanismem se vyvinula silná humorální odpověď, vysoká hladina IFN- a perforinu v CD8 plus T-buňkách, ale ne s IL{{6} } v těchto T-buňkách. IL-9 upreguloval expresi genu Beclin a zabránil apoptóze T-buněk.89

Jiná studie odhalila, že vakcína VP1 DNA exprimující interleukin-6 a IFN- použitá jako molekulární adjuvans zlepšila antigenně specifické buněčně zprostředkované odpovědi. Vyvolal také vysoký titr IgG2a/IgG1, IFN-, IL-4 a zrání dendritických buněk.90

Při použití IL-2 jako genetického adjuvans v kódování DNA vakcíny musí dva epitopy FMDV VP1 (aminokyselinové zbytky 141–160 a 200–213) obsahující více epitopů vyvolat jak proliferaci T-buněk, tak neutralizující protilátku proti FMD u prasat pomocí IL-2 jako genetického adjuvans.91,92

Prasata imunizovaná anti-FMDV DNA vakcinačním plazmidem kódujícím P1-2A3C3D a plazmidem exprimujícím prasečí „faktor aktivující B-buňky patřící do rodiny TNF“ (BAFF) podporovaly aktivaci zrání B-buněk a změnu třídy imunoglobulinů.93

DNA vakcína založená na replikách s pravidelným posilováním nabízela účinnou očkovací strategii proti FMDV.94 Začlenění různých antigenních cílů do DNA vakcín je perfektní způsob, jak vytvořit koktejl antigenů v jediné formulaci vakcíny. Myši imunizované třemi plazmidy kódujícími antigen viru slintavky a kulhavky (FMDV), viru pseudovztekliny (PRV) a viru klasického moru prasat (CSFV) vykazovaly slibné výsledky.95

Intramuskulární inokulace morčat DNA plazmidy exprimujícími FMDV obsahující signální sekvenci naočkovaného prasečího IgG genu prokázala neutralizační protilátkovou odpověď a proliferace slezinných buněk se po boostingu zvýšila, ale zvířata nebyla chráněna před virovou expozicí.96

DNA vakcína kódující epitop T-buněk a epitopy B-buněk z míst 135–167 VP1 a místo 1 zahrnuje oblasti 141–160 (G–H smyčka) a karboxylový konec VP1 FMDV typu O vyvolaly silnou buněčnou imunitní odpověď jak bylo pozorováno pomocí testu proliferace T-buněk.97

Intranazální aplikace FMDV DNA vakcíny kódující kapsidový protein, kationtový PLGA (poly(laktid-ko-glykolid) jako vehikulum a hovězí IL-6 jako genetické adjuvans prokázaly u očkovaných zvířat zesílené slizniční a systémové imunitní reakce.98

DNA vakcína exprimující kapsidový protein (P1-2A, 3C a 3D) aktivovaná pGM-CSF a posílená inaktivovaným antigenem FMDV vykazovala podstatnou úroveň zkřížené sérotypové reaktivity u vakcinovaných prasat. Významná úroveň zkřížené sérotypové reaktivity byla hlášena proti A, C a Asia1 v testech neutralizace viru a ELISA.99 Nicméně DNA vakcína exprimující protein VP1 a produkující antisense RNA cílenou na 5ʹUTR FMDV vyvolala u očkovaných specifickou imunitní odpověď. myši.72

DNA vakcína exprimující VP1 spolu s IL-15 (molekulární adjuvans) posílila slizniční sekretovaný IgA a sérový IgG a buněčně zprostředkovanou imunitu (CMI), jak bylo prokázáno vyšší úrovní proliferace antigen-specifických T-buněk, cytotoxických T-lymfocytů (CTL) odpověď a vyšší exprese IFN- v CD4 plus i CD8 plus T-buňkách informujících slezinu a slizniční místa.73

Rekombinantní vakcíny jsou vyrobeny rekombinací hostitelské Ig superrodiny a virové epitopy zlepšily humorální a buněčnou imunitní odpověď očkovaných zvířat. RNA vakcíny jsou silnými přepínači třídy IgG, kromě toho byl u očkovaných myší také pozorován vysoký titr IgM.100 Plazmidová DNA obsahující epitopy FMDV mají ideální tkáňovou distribuci u myší.101

Výzvy při navození dlouhotrvající imunity

Po infekci různými sérotypy FMDV dochází k významné změně subpopulací T-lymfocytů, funkční kompetence a hojnosti.102 Do 48 hodin po infekci dochází k down-regulaci boCD4 plus a boCD8 plus T-buněk (pi). Nicméně down-regulace boWC1 plus T-buněk je pozorována až do 48 hp u FMDV sérotypu O. Lymfocyty z očkovaných zvířat prokázaly významnou up-regulaci boCD4 plus, boCD8 plus a boWC1 plus T-buněk po expozici FMDV. 102

Po přirozené infekci dochází k významnému zvýšení exprese proteinu 3A-NS v lymfocytech odlišných v různých krocích onemocnění, což vede k přechodné imunosupresi CD4 plus a CD8 plus T-buněk. 34

Zničení přenosu hostitelského proteinu proteiny NS, zejména 3A, zcela naruší, takže nevyvolá odpověď CD8 plus T-buněk,31 V důsledku slabého CTL virus přetrvával ve zvířeti. Integrinové receptory zprostředkovávají apoptózu DC z kostní dřeně, čímž brání vrozené imunitě hostitele.32 Dalším důležitým fenoménem, ​​který narušuje imunitu hostitele, je Lbpro, vysoce konzervovaná doména, která hraje důležitou roli inhibicí ubikvitinace klíčových signálních molekul při aktivaci typu I IFN odpověď jako gen I indukovatelný kyselinou retinovou (RIG-I), TANK-vazebná kináza 1 (TBK1), faktor 6 spojený s TNF receptorem (TRAF6) a TRAF3.103 To snižuje úroveň okamžité a časné iniciace IFN mRNA a IFN stimulované genové produkty.102 Kromě toho 3Cpro blokuje intra-Golgiho transport degradací proteinu potřebného pro intra-Golgiho transport.

Guzman et al33 a Joshi et al34 analyzovali náhradní reakce na zabíjení CTL, jako je proliferace nebo produkce IFN buňkami exprimujícími CD8, které byly hlášeny, ale mnoho lymfocytů exprimujících CD8 plus, které nejsou CTL, které produkují IFN, včetně NK buněk a podskupin 5T -buňky. 35–37,39,104

Aktivita CTL hodnocená 10 dní po stimulaci s Ad5-FMDV-3C indikovala významné zvýšení aktivity CTL 10 dní po stimulaci ve srovnání s úrovněmi posílení, ale vrátila se na výchozí hodnoty 17 dní po Pokus o vyhodnocení aktivity CTL 4. den selhal při získání dostatečného množství buněk. To bylo způsobeno lymfopenií a imunopatologií indukovanou FMDV. Kromě poklesu dlouhodobé perzistence viru slintavky a kulhavky existuje pozitivní souvislost mezi odpovědí na IFN a ochranou vyvolanou vakcínou.38

Podle Oh et al38 jsou CD4 plus T-buňky hlavním množícím se fenotypem a buňkami produkujícími IFN.

Bez ohledu na sérotyp FMDV dosáhl sérový IFN- vrcholu 2–3 dny po infekci, lymfopenie korespondovala s vrcholem virémie a sérové ​​odpovědi IFN- a počty dendritických buněk (pDC) cirkulujících plazmocytů a in vitro produkce pDC IFN- přechodně poklesly po 48 hodinách. Bez ohledu na sérotyp FMDV aplikovaný injekčně nebo na věk postiženého zvířete nebyla nikdy nalezena infekce lymfocytů nebo pDC.39

Tvorba IFN- z DC derivovaných z monocytů (MoDC) a DC derivovaná z kůže (DCs kůže) je potlačena během akutní fáze infekce prasat. K tomuto dopadu dochází současně se zvýšenými virovými titry v krvi, ale tyto buňky nejsou produktivně infikovány. Je zajímavé, že kapacita těchto DC přijímat částice a zpracovávat antigeny se nemění, což ukazuje, že antigeny neovlivňují jejich schopnost přijímat částice a zpracovávat antigeny.35

Závěr

Na základě výše uvedené literatury a mezery ve výzkumu předkládá následující doporučení. Měla by být studována buněčná internalizace, glykosylační vzor, ​​prezentace antigenu a mechanismy pozitivní selekce (vývoj patogenních kmenů) tradičních vakcín. CD8 plus T CMI vyvolané vakcínou posiluje dlouhodobou imunitní odpověď a zkříženou ochranu. V imunitní patogenezi, persistenci a produkci CTL hraje roli 8 receptorů T-buněk, která by měla být rozsáhle studována. Rekombinantní protein za použití průtokového cytometru a ELISpot ELISA pro analýzu internalizace vakcínových částic, prezentace antigenu a hodnocení vzájemného kontaktu buněk prezentujících antigen.

Měly by být vyvinuty nové webové nástroje, které budou ukazovat účinky postranních řetězců na epitop B- nebo T-buněk. Použití zvířecího modelu infekce a vývoje vakcíny a testů účinnosti by se mělo jednoznačně hledat, protože u laboratorních zvířat existuje pozoruhodný rozdíl v integrinových receptorech, a to u prasat a přežvýkavců. Výpočetní odhad celogenomových CTL epitopů integrací epitopových odhadovacích nástrojů do výpočtu velkého počtu virových sekvencí a následného hodnocení in vivo má velkou výhodu při výrobě vakcín s dlouhotrvající ochranou a schopností křížové ochrany.

Zkratky

3A, Nestrukturní protein; Ad5, adenovirus 5 vektor; 3Cpro, 3C proteáza (nestrukturní protein); BEI, binární ethyleneminy; buňka BHK, buňka ledvin mláďat křečka; CD4 plus, klastrový diferenciační faktor čtyři pozitivní; CD8 plus, klastrový diferenciační faktor osm pozitivní; cDNA, komplementární DNA; CTL, cytotoxické T-buňky; DC, dendritická buňka; ELISA, Enzyme linked Immunosorbent assay; FMD, slintavka a kulhavka; FMDV, virus slintavky a kulhavky; GM-CSF, granulocyty a monocyty faktor stimulující kolonie; IFN-, interferon alfa; IFN-, interferon gama; Ig, imunoglobulin; IL, Interleukin; LTR, dlouhé koncové opakování; NK buňky, přirozené zabíječské buňky; NS protein, nestrukturální protein; P1-2A, Gen pro prekurzor strukturního proteinu; P1-2A3C3D, prekurzor virového strukturálního proteinu P1–2A a nestrukturální proteiny 3C a 3D; PBMC, mononukleovaná periferní krev; RT-PCR, reverzní transkripční polymerázová řetězová reakce; SAT, jihoafrický typ; TGE, přechodná genová exprese; TGF, nádorový růstový faktor; TNF, tumor nekrotizující faktor; Th buňky, T pomocné buňky; VP1, virový protein 1; 5 T buňky, gama delta T buňky.

Prohlášení o sdílení dat

Údaje použité v této recenzi jsou sekundární a jsou součástí článku.

Potvrzení

Jsem velmi vděčný kanceláři viceprezidenta pro výzkum a komunitní služby University of Gondar za poskytnutí materiálů a finanční podporu. Děkuji také College of Veterinary Medicine and Animal Sciences, University of Gondar, za další podporu zařízení.

Financování

Autor děkuje kanceláři viceprezidenta University of Gondar, Research and Community Service.

Zveřejnění

Autor prohlašuje, že v této práci nedochází ke střetu zájmů.

Reference

1. Kitching P, Hammond J, Jeggo M, et al. Globální kontrola FMD – je to možnost? Vakcína. 2007;25(30):5660–5664. doi:10.1016/j. vakcína.2006.10.052

2. Raza S, Siddique K, Rabbani M, et al. Mikrobiální patogeneze in silico analýzy čtyř strukturních proteinů sérotypů aftovirů odhalila významné epitopy B a T buněk. Microb Pathog. 2019;128 (srpen 2018):254–262. doi:10.1016/j.micpath.2019.01.007

3. Arzt J, Belsham GJ. Přenos slintavky a kulhavky z trvale infikovaného přenašeče na naivní skot přenosem orofaryngeální tekutiny. Veterinární svět. 2018;3:318. doi:10.1128/ mSphere.{8}}

4. Arzt J, Pacheco JM, Stenfeldt C. Patogeneze virulentního a atenuovaného viru slintavky a kulhavky u skotu. Veterinární svět. 2017;14:89. doi:10,1186/s12985-017-0758-759

5. Sobhy NM, Bayoumi YH, Mor SK, El-Zahar HI, Goyal SM. Ohniska slintavky a kulhavky v Egyptě: molekulární epidemiologie, evoluce a prognostický význam srdečních biomarkerů. Int J Vet Sci Med. 2018;6(1):22–30. doi:10.1016/j. just.2018.02.001

6. Senthilkumaran C, Yang M, Bittner H, a kol. Detekce genomu, antigenu a protilátek v ústních tekutinách prasat infikovaných virem slintavky a kulhavky. Can J Vet Res. 2017;81:82–90.

7. Palinski RM, Bertram MR. První genomová sekvence viru slintavky a kulhavky sérotypu O sublinie Ind2001e z jižního Vietnamu. Microbiol Resour Announc. 2019;8: e01424–18. doi:10.1128/mra.{10}}

8. Pulido MR, Sobrino F, Borrego B a kol. Oslabená RNA viru slintavky a kulhavky nesoucí deleci v 3′ nekódující oblasti může vyvolat imunitu u prasat. J Virol. 2009;83(8):3475–85. doi:10.1128/JVI.{11}}

9. Saravanan P, Iqbal Z, Selvaraj DPR, Aparna M, Umapathi V. Srovnání metod chemické extrakce pro stanovení obsahu 146S v olejové adjuvované vakcíně proti slintavce a kulhavce. J Appl Microbiol. 2019;1(Ruecert 1985):1–9. doi:10.1111/jam.14465

10. Jamal SM, Belsham GJ. Slintavka a kulhavka: minulost, přítomnost a budoucnost. Vet Res. 2013;44(1):1–14. doi:10.1186/1297-9716- 44-116

11. Robinson L, Knight-Jones TJ, Charleston B a kol. Globální aktualizace výzkumu slintavky a kulhavky a analýza mezer: 7 - patogeneze a molekulární biologie. Transbound Emerg Dis. 2016;63(1):63–71. doi:10.1111/tbed.12520

12. Sreenivasa BP, Mohapatra JK, Pauszek SJ, et al. Rekombinantní lidský adenovirus-5 exprimující kapsidové proteiny indických vakcinačních kmenů viru slintavky a kulhavky vyvolává u skotu účinnou protilátkovou odpověď. Vet Microbiol. 2017;203:196–201. doi:10.1016/ j.vetmic.2017.03.019

13. Neilan JG, Schutta C, Barrera J, et al. Účinnost podjednotkové vakcíny adenovirem vektorovaného viru slintavky a kulhavky sérotypů A u skotu za použití přímého kontaktního přenosového modelu. BMC Vet Res. 2018;14(1):1–9. doi:10.1186/s12917-018- 1582-1

14. Pena L, Pires M, Koster M, et al. Dodání prázdného kapsidového podjednotkového antigenu viru slintavky a kulhavky s nestrukturálním proteinem 2B zlepšuje ochranu prasat. Vakcína. 2008;26 (45):5689–5699. doi:10.1016/j.vaccine.2008.08.022

15. Barteling SJ, Cassim NI. Velmi rychlá (a bezpečná) inaktivace viru slintavky a kulhavky a enterovirů kombinací binárního ethyleniminu a formaldehydu. Dev Biol (Basilej). 2004;119:449–455

16. Rweyemamu MM, Umehara O, Giorgi W, Medeiros R, Neto DL, Baltazar M. Vliv formaldehydu a binárního ethyleniminu (BEI) na integritu kapsidy viru slintavky a kulhavky. Rev Sci Tech. 1989;8(3):747–764. doi:10.20506/rst.8.3.425

17. Patch JR, Kenney M, Pacheco JM, Grubman MJ, Golde WT. Charakterizace funkce cytotoxických T lymfocytů po infekci virem slintavky a kulhavky a očkování. Viral Immunol. 2013;26(4):239–249. doi:10.1089/vim.2013.0011

18. Rodriguez-Calvo T, Ojosnegros S, Sanz-Ramos M, Garcia-Arriaza J, Escarmis C, Domingo E, Sevilla N. Nový design vakcíny založený na defektních genomech, které kombinují rysy oslabených a inaktivovaných vakcín. PLoS One. 2010;5(4):1–11. doi:10.1371/ journal.pone.0010414

19. Núñez JI, Baranowski E, Molina N, et al. Kyselá substituce v nestrukturálním proteinu 3A může zprostředkovat adaptaci viru slintavky a kulhavky na morče. J Virol. 2001. doi:10.1128/JVI.75.8.3977-3983.2001

20. Burman A, Clark S, Abrescia NGA a kol. Specifičnost smyčky VP1 GH viru slintavky a kulhavky pro integriny v 6. J Virol. 2006;80(19):9798–9810. doi:10.1128/JVI.{12}}

21. Dicara D, Burman A, Clark S, a kol. Virus slintavky a kulhavky tvoří vysoce stabilní komplex odolný vůči EDTA se svým hlavním receptorem, integrinem v 6: důsledky pro infekčnost. J Virol. 2008;82(3):1537–1546. doi:10.1128/JVI.{12}}

22. Domingo E, Sheldon J, Perales C, a kol. Evoluce virových kvazidruhů. Microbiol Mol Biol Rev. 2012;76(2):159–216. doi:10.1128/MMBR.05023-11

23. Mckenna TS, Lubroth J, Rieder E, a kol. Virus slintavky a kulhavky (slintavka a kulhavka) s vymazaným místem vazby na receptor chrání skot před slintavkou a kulhavkou. J Virol. 1995;69(9):5787–5790. doi:10.1128/ jvi.69.9.{14}}.1995

24. Dimarchi R, Brooke G, Gale C, Cracknell V, Doel T, Mowat N. Ochrana skotu proti slintavce a kulhavce syntetickým peptidem. Věda. 1986; 232:639-641. doi:10.1126/science.3008333

25. Gómez N, Salinas J, Escribano JM, et al. Ochranná imunitní odpověď na virus slintavky a kulhavky s VP1 exprimovaným v transgenních rostlinách ochranná imunitní odpověď na virus slintavky a kulhavky s VP1 exprimovaným v transgenních rostlinách. J Virol. 1998;72:2–5.

For more information:1950477648nn@gmail.com