A száj- és körömfájás elleni vakcina kifejlesztése és a hosszan tartó immunitás kiváltásának kihívásai: trendek és jelenlegi kilátások

Absztrakt:

A ragadós száj- és körömfájás (FMD) az állatállomány rendkívül fertőző vírusos megbetegedése, amelyet a láb- és egérbetegség vírus nemzetsége: Aphthovirus okoz, amely komoly gazdasági hatást gyakorol az egyéni gazdákra és a nemzetgazdaságra egyaránt. A száj- és körömfájás elleni védőoltás kifejlesztésére irányuló számos kísérlet nem hozott steril immunitást. A klasszikus vakcinagyártási módszerek az antigén- és kötőhelyek körüli mutációk szelektív felhalmozódásának köszönhetőek. Az ágens visszafordítása pozitív szelekcióval és kvázi fajrajjal, ennek a módszernek a használata nem endémiás területeken nem alkalmazható. A bináris etilén-imin (BEI) alkalmazásával végzett kémiai gyengítés megvédte a kapszid integritását, és kifejezett immunitást eredményezett a provokáló törzzsel szemben.

A ragadós száj- és körömfájás egy vírusos betegség, amely az állatok immunrendszerét érinti. A ragadós száj- és körömfájás vírusa behatolhat az állati sejtekbe, elpusztíthatja a sejtmembránokat és a belső szerveket, ronthatja az állatok immunrendszerének működését, és fogékonnyá teheti más kórokozók által okozott fertőzésekre.

A ragadós száj- és körömfájás elleni vakcina beoltása ugyanakkor javíthatja az állatok immunitását, és immunissá teheti őket a vírussal szemben. A sikeres oltás után az állat antitesteket termel, és amikor ismét érintkezik a ragadós száj- és körömfájás vírusával, gyorsan képes lesz immunválaszt kiváltani, hatékonyan megakadályozva a vírus további fertőzését és a betegség kialakulását. fordul elő.

Ezért az állatok immunitásának javítása, különösen a száj- és körömfájás elleni vakcinázás révén, az FMD megelőzésének fontos eszköze. Ugyanakkor a tudományos takarmányozás és higiénia, valamint a járványmegelőzési intézkedések is segíthetnek csökkenteni a vírus terjedését és a ragadós száj- és körömfájás előfordulását. Ebből a szempontból el kell gondolkodnunk azon, hogy kell-e az emberi szervezetnek odafigyelni az immunitás javítására. A Cistanche jelentősen javíthatja az emberi immunitást. A Cistanche vírus- és rákellenes hatással is rendelkezik, ami erősítheti az immunrendszer harci képességét és javíthatja a szervezet immunitását.

Kattintson a cistanche tubulosa előnyeire

Vírusantigéneket, amelyeket kémiailag szintetizáltak vagy vírusokban, plazmidokban vagy növényekben expresszáltak, állatok vakcinázásakor próbálták ki. Strukturális vagy nem szerkezeti fehérje antigéneket expresszáló DNS-vakcinákkal kísérleteztek állatok immunizálására. Ígéretes hatást fejt ki az interleukinek genetikai adjuvánsként való alkalmazása a DNS-vakcinákhoz. Míg a steril immunitás kiváltásának kihívásai az FMDV nem strukturális (NS) fehérjéiben rejlenek, amelyek felelősek a dendritikus sejtek apoptózisáért, és negatív hatással vannak a limfoproliferatív válaszokra, amelyek átmeneti immunszuppresszióhoz vezetnek. Ezenkívül a gazdafehérje-forgalom nem strukturális fehérjék általi megsemmisítése elnyomta a CD8 és a T-sejt proliferációt. Ez az áttekintés megpróbált foglalkozni a vakcinafejlesztési kísérletek többféle megközelítésével és a steril immunitás létrehozásának szűk keresztmetszeteivel.

Kulcsszavak:

FMD vakcina, hosszan tartó immunitás, steril immunitás.

Háttér

A ragadós száj- és körömfájás (FMD) az állatállomány rendkívül fertőző vírusfertőzése, amelyet a Foot and Mouse betegség vírusa, az Aphthovirus nemzetség és a Picornaviridae család okoz; hogy súlyos gazdasági veszteségeket okoz.1,2 A házi és a vadon élő patás állatokat erősen érinti az FMD.3–5 Az 5S protomereket az egyes érett fehérjék spontán termelik; VP1, VP3 és VP0, amelyek közül öt 12S-es pentamerré áll össze. Míg a 75S víruskapszid a 12 pentamer összeállításával jön létre,6,7 a teljes ragadós száj- és körömfájás vírus (FMDV) 146S antigénjének antigénspecifitása nagyon hasonló a víruskapszidhoz.8,9 Láb- és körömfájás. -A szájbetegség vírusa széles gazdakörrel, nagy genetikai variációval és nagy antigénkülönbséggel rendelkezik, hét szerotípussal (A, O, C, Asia1, SAT1, SAT2 és SAT3) és több mint 100 szerosubtípussal rendelkezik.10 A kvázi fajrajzás miatt évente sok új változat is megjelenik. A hét szerotípus által kiváltott keresztimmunitás nincs. Ugyanazon szerotípus különböző altípusai között is csak részleges keresztimmunitás van.11 Az FMDV variabilitása és polimorfizmusa nagyon megnehezítette az FMD megelőzését és leküzdését.10 A különböző szerotípusú P12A és 3C fehérjéket expresszáló adenovírus rekombináns FMDV védő hatást mutatott.12–14

A klasszikus inaktivált vakcináknak számos hiányossága van, beleértve a termikus instabilitást, a rövid élettartamú immunitást, a magas költségeket, a vad törzsekkel való rekombináció kockázatát és a patogenitás visszafordítását.11,15,16

A 90 éves kutatás ellenére nincs olyan hatékony vakcina, amely steril és szilárd immunitást hozna létre az FMD ellen, de a betegség továbbra is enzootikus marad a Föld nagy részein. A száj- és körömfájás elleni vakcina kifejlesztésére irányuló számos kísérlet kudarcot vallott steril immunitás kiváltására, csekély kereszt-szerotípus-védelemmel és az immunitás nem megfelelő időtartamával.17 Az oltóanyag-előállítás klasszikus módszerei, mint például a vírus sorozatos passzálása sejttenyészeten18, non-permissive környezetben. állatok és természetes gazdája képes volt legyengíteni a vírust. Ennek oka a mutációk szelektív felhalmozódása az antigén- és kötőhelyek körül.19–21 Az ágens pozitív szelekciós és kvázi-species swarm módszerrel történő visszafordításának alkalmazása azonban nem alkalmazható nem endémiás területeken.22 DNS, ill. A fehérjetechnológiák javították a kutatást az integrin receptorok módosításával,23 olyan szintetikus peptidek felhasználásával, amelyek képesek kifejezett immunválaszt indukálni az állatokban.24 A G-H hurokrégióban rejlő T-helper sejt epitópok olyan erős B-sejt epitópok, amelyek humorális immunitást indukálnak.25 A rekombináns interferon (IFN ) és a szarvasmarha-interleukin 18 (IL-18) adjuvánsként történő alkalmazása javította a hosszú távú immunitást laboratóriumi állatokban.26,27

A közelmúltban a rekombináns élő vektor DNS-vakcinák erős citotoxikus T-limfociták (CTL) induktorok.28,29 Ennek a hatásnak az FMD-ben való kifejtéséhez megfelelő adjuvánsra van szükség.30 Ennek a hatásnak a leküzdésére a gazda Ig szupercsalád és az FMD epitóp rekombinációja javította a humorális állapotot. és az állat sejtes immunválasza.

A steril és hosszan tartó immunitás kiváltásának szűk keresztmetszeti problémáját hátráltatja a gazdafehérje nem strukturális (NS) fehérjék, különösen a 3A általi forgalma megsemmisülése, így nem vált ki klaszter differenciálódási 8 pozitív (CD8 plusz) T-sejt választ a gyenge CTL és a vírus megmarad az állatban.31 A csontvelőből származó dendritesejtes (DC) apoptózist közvetítő integrinreceptorok gátolták a gazdaszervezet veleszületett immunitását.32 Guzman és munkatársai33, valamint Joshi és munkatársai34 a CTL-elölés helyettesítő válaszait, például a proliferációt elemezték. vagy IFN-termelés CD8-at expresszáló sejtek által, de sok CD8 pluszt expresszáló limfocita, amely nem CTL, termel IFN-t, beleértve a természetes gyilkos sejteket (NK) és a gamma delta (δ) T-sejtek alcsoportjait. 35–37

Oh és munkatársai38 szerint az IFN-válasz újrastimulálható azokban a vakcinázott szarvasmarhákban, amelyeknél a fertőzés napján a keringésben magas vírussemlegesítő antitest-titer mutatkozott, ami közvetlen összefüggésben van a vakcina által kiváltott IFN-védelemmel. - és semlegesítő antitest. Ezenkívül a CD4 plusz T-sejtek a fő virágzó fenotípus és IFN-termelő sejtek. Természetes fertőzésben azonban limfopenia fordult elő, amely átfedésben volt a virémia csúcsával és a szérum IFN-válaszával, miközben az in vivo plazmociták DC (pDC) száma és az in vitro pDC IFN-szekréció rövid időre csökkent a fertőzést követő 2 napon belül.39 IFN-termelés A monocita eredetű DC-k (MoDC-k) és a bőrből származó DC-k (bőr DC-k) gátlása a sertések fertőzésének akut fázisában.40 Az FMDV az éretlen dendrites sejtekben is apoptózist indukált.32 A vírus immunpatogenezisének leküzdésére. az antitesttermelés és a T-sejt-proliferáció fokozásával a CD8 T-sejtekben magasabb CTL-aktivitást és IFN-expressziót értek el szintetikus oligonukleotidok, mint nyálkahártya-oltóanyag-adjuvánsok.41 A cikk fő célja az FMD-vakcina-fejlesztési trendek és a trendek áttekintése. kihívások a steril és hosszú távú immunitás kiváltásában.

Legyengített és inaktivált vakcina

Számos kísérlet történt arra, hogy az élő, legyengített száj- és körömfájás elleni vakcinákat hagyományos módszerekkel javítsák, például sorozatos passzálással nem-permisszív állatokban vagy sejttenyészetben. A csillapítást nem fogékony fajokon, például egereken, nyulakokon és embrionált tojásokon való passzálással érték el, amíg a szarvasmarhákban elvesztette virulenciáját. Az FMDV C-S8c1 sorozatos átoltása sejttenyészetben nagy számú fertőzés mellett hibás genomot (C-S8p260) eredményezett, amely teljes mértékben védte az egereket a C-S8c1 FMDV-vel való halálos fertőzéssel szemben, és biztonságos a sertések számára egyetlen dózissal végzett vakcináció után. A C-S8p260.42 Magas semlegesítő antitest-titereket és aktivált T-sejteket indukált sertésekben.42

Az erősen patogenitású, sertésekhez adaptált O Taiwan 97 izolátum sorozatos kontakt átvitele sertésekben jelentősen csökkenti a virulenciát a 14. sertés passzálást követően, és megszüntette azt a 16. passzálást követően.43 Az in vivo passzálások során bekövetkező aminosavváltozások nagyon csendes szubsztitúció és a VP1 változásai voltak. (1D) átmenetiek voltak. FMD-vakcina kifejlesztése nem-permisszív gazdaszervezetekben az Arg-GlyAsp-n (RGD) kívül más sejtreceptorok használatára is késztetheti az ágenst, a BHK 21 tesztben végzett plakk teszt negatívnak mutatkozhat, amíg a vírus sértetlen.43 Az aminosav cseréje A kapszid interalegység közelében egy másik aminosav által elhelyezkedő oldalláncok új diszulfid kötéseket vagy elektrosztatikus kölcsönhatásokat hozhatnak létre az alegység határfelületei között, és vagy előrevetítik, vagy úgy indulnak el, hogy fertőzésre felhasználhatóak azáltal, hogy a száj- és körömfájás elleni vakcinák jelenlegi eljárásait alkalmazva növelik a vakcinatörzsek hőtűrését44 amelyek kevésbé függenek az ideális hideglánctól. Az FMDV C-S8p260 törzsek szegmentáltak, valamint replikáció-kompetensek, amelyek alapját képezhetik a vakcinák két biztonsági gáttal történő gyengítésének.45

A legtöbb kutatás azt mutatja, hogy az állati modell FMDV-inaktiválása aminosav-szubsztitúcióval a 2C-ben nem volt kimutatható a C-S8c1-ben, de a tengerimalacokhoz adaptált FMDV-ben kis arányban volt jelen.46 Ez az aminosav-szubsztitúció gyorsan felülmúlhatatlanná vált a víruspopulációban, miután a tengerimalacokhoz adaptált vírus sertésekbe való visszajuttatása. Ezek az eredmények azt mutatják, hogy a kisebbségi variáns vírusok mesterséges gazdaszervezetbe történő bejuttatása miként emelkedhet dominanciájukba, amikor az eredeti gazdafajt újrafertőzik.47 A pozitív szelekción és a kvázi fajrajon kívül a vakcinatörzs patogén törzzé változhat. 22

A vírus inaktiválása formalin és endonukleáz segítségével nem inaktiválja a vírust, és nem bontja le az antigén helyeket.48 A bináris etilén-imint (BEI) is alkalmazták a vírus gyengítésére, miközben megőrzi a kapszid integritását.15,49 BEI- Az inaktivált FMD sejtreceptorok, integrinek a tenyésztett sejtekbe való kapcsolódásra és internalizációra szolgálnak, az interakciót a VP1 kapszidfehérje GH hurkon belüli aminosavmaradéka közvetíti.49 FMDV-specifikus monoklonális antitestek vagy szintetikus peptid kötődik a BEI-hez. Az inaktivált FMD-k a markerfehérjével a BHK-ba{10}} történő együttes lokalizációjuk révén internalizálódtak, amelyet az RGD integrinkötő motívum közvetít.50 Ezenkívül a BEI-inaktiváció nem befolyásolja a GH hurok antigenitását.20,51 A BEI inaktivációja, a megőrzött virion architektúra és a receptorok elősegítették a vírus tenyésztett sejtekbe való beépülését, valamint in vivo, az integrin felismerés közvetítette,47,52,53 azonban a teljes vírus mennyiségi meghatározása minimális eredményt mutat a formalinhoz képest inaktiváció (65-71,6 százalék), míg a BEI inaktiváció 44,2 százalék .49

A C típusú FMDV sertésekből és tengerimalacokból történő szekvenciális passzálása, sertésekben és szopós egerekben fenntartott, aminosavpótlást eredményez (I2483T a 2C-ben, Q443R a 3A-ban és L1473P a VP1-ben). A helyettesített aminosav (L1473P), az integrinkötő RGD-motívum mellett, megszüntette a vírus növekedését a különböző sejtvonalakban, és megváltoztatta annak antigenitását.47 Burman és munkatársai20 egy másik tanulmányban kimutatták, hogy egyetlen aminosav változása az RGD-ben A plusz 1 és az RGD plusz 4 hely gátolja a vírus tapadását és a v 6 vagy v 8 által elősegített fertőzést, de a vírus a v 3-at használja a sejthez kötődéshez. A kötési helyen metioninnal vagy argininnel történő helyettesítés hatékonyan gátolja a v 6-ot. Az RGD plusz 1 és RGD plusz 4 foltokban lévő két leucinmaradék stabilizálta a kötődést, amely az RGD-hez közvetlenül a C-terminális szerkezettől függ.20,54 EDTA-rezisztens kötődés az RGD-hez. A v 6 fémjelzi, és a sejtreceptorral alkotott stabil komplextől azt várták, hogy jelentős FMDV-fertőzést okozzon.21

A leucinokkal történő alanin szubsztitúció az első és negyedik pozícióban az RGD plusz 1 és RGD plusz 4 helyeken a vírus kötődésének és a v 6-hoz vagy v8-hoz való kötődésének gátlását eredményezi. A vírus azonban a v 3-at használja a sejtbejutáshoz.20 sejttenyészethez adaptált törzsek a heparán-szulfát proteoglikánokat (HSPG) használják alternatív receptorként. Ektodoménjeik és az integrinek ligandumkötő állapotának megerősítése fontos tényező a vírusok tropizmusában.54

A heparán-szulfátot kötő vírusok hatékonyan internalizálták a DC-t, de nem mutattak be antigént a limfocitáknak, ezzel FMDV-specifikus IgG választ indukálva.55 Ezek az eredmények azt mutatják, hogy az FMDV DC-ben történő internalizálása a leghatékonyabb a HS-kötő képességgel rendelkező vakcinavírusok esetében, de a HS-kötés nem kizárólagos követelmény.

A gazdaszervezet humorális immunválasza által kifejtett szelektív nyomás fontos szerepet játszik az antigén FMDV variánsok kiválasztásában és stabilizálásában, ami a sejttropizmus megváltozását eredményezi. In vitro vizsgálatok kimutatták, hogy az FMDV párhuzamos áthaladása szubsemlegesítő homológ szérumok jelenlétében mutánsok fennmaradását eredményezte.56 Azonban a sejtreceptor-kötőhelyen SGD-szekvenciát tartalmazó A24 típusú FMD szaporítását szarvasmarhákba oltották be. , a vírus gyengén növekedett a BHK-21 sejtekben, és a szekvencia stabilan megmaradt a szaporítás során a szarvasmarha V 6 integrint (BHK3 V 6) expresszáló BHK-21 sejtekben, valamint kísérletileg beoltott és kontakt szarvasmarhákban. .56

A szarvasmarhák két független átviteli láncából genomiális változások következnek be az FMDV BHK{0}}sejt-adaptált (heparán-szulfáthoz kötődő) törzsén való szekvenciális passzázs következtében. A VP1 356 aminosavmutációt tartalmazó vad típusú változatot gyorsan kiválasztottuk az in vivo vírusreplikációhoz.57

A deléciós gének az NS fehérjét kódolják, amely nem kulcsfontosságú a vírus in vitro replikációjában, alternatív technika élő, legyengített vakcinák előállítására. Azonban ahhoz, hogy vakcinaként használható legyen, ennek a deléciós vírusnak képesnek kell lennie arra, hogy szaporodni fogékony állatokban. Ennek a megközelítésnek az az előnye a klasszikus gyengítési módszerhez képest, amely általában korlátozott számú helyen vezet be mutációkat, hogy jelentősen csökken a virulenciává való visszatérés kockázata58, és az NS fehérjék erős T-sejt-epitópok.

A hatást genetikailag módosított FMDV vakcinatörzseknél mutatták ki, amelyek az antigén helyeken bizonyos aminosav-pótlást tartalmaznak, és hasonló növekedési tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a vad vírus, amelyek bizonyítottan teljes mértékben megvédik az állatot a fertőzéstől, de képesek in vitro replikációra.60

A sürgősségi, kettős olajadjuváns FMD-vakcina csökkentette a virémiát és a vírus árnyékolását, és nem mutatott klinikai tüneteket. Az IL-6, IL-8 és IL-12 következetes kimutatása volt a beoltott állatokban.61 Míg más citokinek IL-1, IL-2, TNF , TGF és interferonok nem mutathatók ki; ez azt mutatja, hogy a vakcina nem váltott ki szisztémás gyulladásos választ, valamint a T-limfociták aktivitásának szisztémás növekedését, ami az FMD elleni rövid távú védelemhez kapcsolódik.61

A rekombináns humán IL-2 hatékony humorális immuninduktor az egérmodell FMD-vakcinában.62 A beoltott állatok 7-8 hónapig szerokonverziós pozitívak maradnak, és a citokinek szisztémás szintje (IL-6, IL{{5) }}, és IL-12) nőtt az oltás után.63

Üres víruskapszidok

Az üres víruskapszidok, más néven vírusszerű részecskék (VLP), magukban foglalják az érintetlen vírusokon található immunogén helyek teljes repertoárját, de nem tartalmaznak fertőző nukleinsavakat, és a vírusgenom klónozását jelentik, amelyek elengedhetetlenek a vírus szintéziséhez, feldolgozásához és összeállításához. strukturális fehérjék üres víruskapszidokká (P1-2A és 3Cpro kódoló gének; 1. ábra).64 Az üres kapszidok természetesen in vitro sejttenyészetben termelődnek, antigénikusan hasonlóak és immunogének.65

Az üres kapszid vakcina alkalmazása ígéretes jelölt, mivel megkerüli a vírus alkalmazását a vakcinagyártásban, és megőrzi az epitópok konformációját.45 Ezenkívül nem áll fenn a vírus reverziójának és a vad törzsekkel való rekombinációjának veszélye. Szérummentes szuszpenziót növesztő emlőssejteket használtak FMDV rekombináns üres kapszidok tranziens génexpressziójára (TGE).66 A fertőzött vagy lábadozó állatokból beoltott állatok azonosítása a jelenleg rendelkezésre álló technológia segítségével egyszerű.67–69

Alegység vakcina

Az alegységvakcina olyan vírusantigéneket tartalmaz, amelyeket kémiai extrakcióval vagy minimális mennyiségű nem vírusos antigén tenyésztési tápközegben történő bioexpressziójával gyűjtöttek be.70 A kutatók kimutatták, hogy a VP1 egyike az FMDV-kapszid fehérjéknek, amelyek az 1970-es években jelentős felszíni expozícióval rendelkeztek. , és a strukturális virológia legújabb eredményei.71

A génsebészetet a genom egyes részeinek mutációjára vagy a VP1 fehérjét kódoló régiójának megszüntetésére alkalmazták az attenuált vakcinák létrehozására irányuló közelmúltbeli kísérletekben. Rekombináns DNS felhasználásával olyan vírust állítottak elő, amely a VP1-től eltávolított FMDV-n az RGD receptor kötőhelyet tartalmazta.72 7- - 10-napos egerekben vagy sertésekben ez a vírus nem volt képes a sejtekhez tapadni, és nem fertőzést indukálnak.73

Az FMDV VP1 kapszid fehérje és a VP1 karboxi-terminális régiója rendelkezik egy G-H hurokkal, amely erősen immunogén, megfelel a B-sejt epitópoknak. Egy kémiailag szintetizált peptid, amely az FMDV O szerotípusából származó vírusburkoló fehérje (VP1) régióiból (141-158. aminosavak) áll, nagy mennyiségű semlegesítő antitestet váltott ki, és megvédte a szarvasmarhákat a fertőző vírus intradermolinguális beoltásával szemben24, ami a G fontosságára utal. –H hurok humorális immunválasz kiváltásában. A VP1 tartalmazza a hipervariábilis régiót és az immunogén helyet is; a hely kihasználása a széles körű immunogenitás alapja lenne.74

Az IFN genetikai adjuvánsként való beépítése a klinikai tünetek késleltetett megjelenését és a virémia kialakulását eredményezte.75 Egy rekombináns selyemhernyó bakulovírus, amely az FMDV Asia 1 P1-2A és 3C proteázát kódolja, specifikus antitesteket tudott termelni. vakcinázott állatokban, és virulens homológ vírussal való fertőzés után védettek, és a klinikai tünetek enyhültek és késleltettek.64

Egyetlen adag hibás adenovírus 5-ből (Ad5), amely az A szerotípusú FMDV (Ad5A24) P1-et és 3C kódoló régióját tartalmazta, semlegesítette az antitesteket és megvédte a sertést a homológ fertőzéstől.76 A sejtes immunkarra gyakorolt ​​hatást azonban nem vizsgálták. .

Üres A-szerotípusú kapszidok vaccinia vírus és bakulovírus által vezérelt expressziójára egyaránt; A racionálisan megtervezett mutációkat tartalmazó eukarióta sejtek stabilitása megnövekedett.77 Az oltóanyag-antigén előállításának ez a módszere számos előnnyel jár a jelenlegi technológiákhoz képest a termelési költségek, a fertőzés kockázata és a hőtűrő vakcina tekintetében.45

A kapszidfehérjét (P1-2A és mutált virális 3C proteázt) expresszáló 5-ös típusú humán adenovírus vektor jelentős humorális, celluláris és nyálkahártya-immunitást biztosít a BALB/c egerekben. A tengerimalacok vakcinázása jelentős semlegesítő antitesteket és anti-FMDV immunglobulin A (IgA) antitesteket váltott ki, 100 százalékos védelmet biztosítva a tengerimalacoknak a fertőzéssel szemben.

Egy kapszidfehérjéket (P1/3C) expresszáló 2-es típusú rekombináns kutya adenovírus (CAV2) (1. ábra) erős humorális immunválaszt tudott kiváltani tengerimalacokban. Azonban a kutya adenovírus 2-es típusú (CAV2)-t expresszáló VP1 fehérje nem váltott ki tartós antitest választ tengerimalacokban vagy egerekben.79

Az A24-2B (Ad5-CI-A24-2BC) kódoló citomegalovírus-fokozóval (Ad5-CI-A24-2BC) oltott Adenovirus 5-tel vakcinázott sertés 7-14 dpv-vel maximális neutralizáló antitest választ eredményezett, és magasabb IgM-termelést váltott ki 7 dpi.14 Egy módosított citomegalovírus promoter fokozta a vektor hatékonyságát, és előrehaladt a sejtfertőzés fokozásában a sejttenyészetben, a vakcinát kapott csoport a fertőzés után teljesen védett volt.14

Az egerek intramuszkuláris beoltása rekombinánsokkal, a citomegalovírus azonnali korai fokozójával mint promoterrel klónozott FMDV baculovírus rekombináns kapszid proteinjével (CMV-IE), valamint T-sejt immunogént kódoló régióval T-sejt epitópokkal hatékonyan indukálta a neutralizáló antitesteket és a gamma-interferont ( IFN- ).80 P1- 2A és 3C kódoló régiók A selyemhernyó bábokban (Bombyx mori) expresszálódó FMD A szerotípusa magas titer specifikus antitestet indukálhat, és teljesen védett volt a virulens homológ vírusfertőzés ellen.81

A többszörös antigén peptidrendszer erősen immunogén az FMD vakcina antigének egyetlen lineáris peptidjéhez képest.82 Szintetikus dendrimer peptidek, amelyek a fő FMDV antigén B-sejt antigénhelyének [VP1 (140–158)] két másolatát tartalmazzák, kovalensen kapcsolva A 3A nem strukturális fehérje [3A (21–35)] heterotípusos T-sejt antigén helyére kimutatták, hogy megvédi a sertéseket a vírusfertőzéstől.83 A heterotípusos és erősen konzervált FMDV 3A-t reprodukáló dendrimer peptid (21–35) A T-sejt-epitóp javította a neutralizáló antitest- és IFN-válaszokat is.84 A B2T-vel beoltott sertések 70 százalékánál teljes védettséget figyeltek meg – a betegség klinikai jelei nélkül – a vírusfertőzéskor az immunizálást követő 25. napon.84

DNS vakcinák

Az Encephalomyocarditis vírus (EMCV) belső riboszóma belépési helyét (IRES) törölték, és az L gént, amely részt vesz a sejtlezárásban az eIF46,85 proteolízisével, eltávolították, és az EMCV IRES-t, amelyről kimutatták, hogy növeli az expressziós hatékonyságot. a P1 szekvenciáktól felfelé inszertálták.86 P1-2A-t és GM-CSF-et kódoló DNS-vakcina, mint adjuváns által kiváltott robusztus FMDV-specifikus és semlegesítő antitest, valamint az IL-t indoráló citokinek-8 és IFN-termelés sertésben.87

A VP1 (133–156. aminosavszekvencia)-3A (11–40. aminosavszekvencia) és a VP4 (20–34. aminosavszekvencia) három fő B- és T-sejtes FMDV-epitópjának megfelelő virális minigéneken alapuló DNS-vakcinák védi az egereket, a fertőzés időpontjában specifikus antitestek hiányában.88

FMDV DNS-vakcina intranazális beadása; A kitozán hordozóanyagként és az IL{0}} molekuláris adjuvánsként történő alkalmazása nyálkahártya- és szisztémás immunválaszt váltott ki fokozott sejtközvetített immunitással (CMI), amint azt a T-sejt-proliferáció magasabb szintje, a CTL-válasz is mutatja, és IFN-expressziója mind CD4 plusz, mind CD8 plusz T-sejtekben. 73

Azok az egerek, amelyeket genetikai adjuvánsként VP1-et és IL9-et expresszáló plazmiddal és beindított apoptózis-ellenes mechanizmussal vakcináztak, erős humorális választ, magas IFN- és perforinszintet fejlesztettek ki a CD8 plusz T-sejtekben, IL-vel azonban nem{6} } ezekben a T-sejtekben. Az IL-9 fokozta a Beclin gén expresszióját, és megakadályozta a T-sejtek apoptózisát.89

Egy másik tanulmány feltárta, hogy a molekuláris adjuvánsként használt interleukin-6 és IFN-t expresszáló VP1 DNS-vakcina javított antigén-specifikus sejt-közvetített válaszokat. Ezenkívül magas IgG2a/IgG1-, IFN-, IL-4-titert és dendritesejt-érést indukált.90

Az IL-2-t genetikai adjuvánsként használva a DNS-vakcinában, két, több epitópot tartalmazó FMDV VP1-epitópnak (141–160. és 200–213. aminosavmaradékok) mind a T-sejt-proliferációt, mind a FMD elleni neutralizáló antitestet ki kell váltaniuk sertésekben. IL-2 genetikai adjuvánsként való felhasználásával.91,92

A P1-2A3C3D-t kódoló anti-FMDV DNS-vakcina plazmiddal és a sertés „TNF-családba tartozó B-sejt aktiváló faktort” (BAFF) expresszáló plazmiddal immunizált sertések elősegítették a B-sejtek érési aktivációját és az immunglobulin osztályváltást.93

A replika alapú DNS-vakcina rendszeres emlékeztető oltással hatékony vakcinastratégiát kínált az FMDV-vel szemben.94 Különböző antigén célpontok DNS-vakcinákba való beépítése tökéletes módja annak, hogy egyetlen vakcinakészítményben antigén-koktélt készítsünk. A ragadós száj- és körömfájás vírus (FMDV), pszeudorabies vírus (PRV) és klasszikus sertéspestis vírus (CSFV) antigénjét kódoló három plazmiddal immunizált egerek ígéretes eredményeket mutattak.95

A beoltott sertés IgG gén szignálszekvenciáját tartalmazó FMDV-t expresszáló DNS-plazmidokkal végzett tengerimalacok intramuszkuláris beoltása semlegesítő antitest választ mutatott, és a lépsejtek szaporodása fokozódott az emlékeztető oltás után, de az állatok nem voltak védettek a vírusfertőzéstől.96

A VP1 135-167. helyéről származó T-sejt-epitópot és B-sejt-epitópokat kódoló DNS-vakcina, valamint az 1-es hely tartalmazza a 141-160 régiót (G-H hurok) és az FMDV O típusú VP1 karboxil-terminálisát, erős sejtes immunválaszt váltottak ki amint azt T-sejt proliferációs vizsgálattal megfigyeltük.97

A kapszidfehérjét, a kationos PLGA-t (poli(laktid-ko-glikolid) mint vivőanyagot és a szarvasmarha IL-6-t genetikai adjuvánsként kódoló FMDV DNS vakcina intranazális bejuttatása fokozott nyálkahártya- és szisztémás immunválaszt mutatott beoltott állatokban.98

A pGM-CSF-fel beindított és inaktivált FMDV-antigénnel megerősített kapszidfehérjét (P1-2A, 3C és 3D) expresszáló DNS-vakcina jelentős mértékű kereszt-szerotípus-reaktivitást mutatott beoltott sertésekben. A vírusneutralizációs és ELISA-tesztekben jelentős mértékű kereszt-szerotípus-reaktivitást jelentettek A, C és Asia1 ellen.99 A VP1 fehérjét expresszáló és az FMDV 5'UTR-re megcélzott antiszensz RNS-t termelő DNS-vakcina azonban specifikus immunválaszt indukált a beoltott betegekben. egerek.72

A VP1-et IL-15 (molekuláris adjuváns) együtt expresszáló DNS-vakcina fokozta a nyálkahártya-szekréciós IgA-t és a szérum-IgG-t, valamint a sejtközvetített immunitást (CMI), amit az antigén-specifikus T-sejt-proliferáció, a citotoxikus T-limfociták magasabb szintje bizonyít. (CTL) válaszreakció, és az IFN- magasabb expressziója mind a CD4 plusz, mind a CD8 plusz T-sejtekben, ami tájékoztatja a lépet és a nyálkahártya helyeit.73

A rekombináns vakcinákat a gazdaszervezet Ig szupercsaládjának rekombinációjával állítják elő, és a vírusepitópok javították a beoltott állatok humorális és celluláris immunválaszát. Az RNS-vakcinák erős IgG-osztályváltók, ezen kívül magas IgM-titert is megfigyeltek beoltott egerekben.100 Az FMDV epitópjait tartalmazó plazmid-DNS ideális szöveti eloszlást mutat egerekben.101

Kihívások a hosszan tartó immunitás kiváltásában

A T-limfociták szubpopulációiban, a funkcionális kompetenciában és abundanciában jelentős változás tapasztalható az FMDV különböző szerotípusaival való fertőzés után.102 A boCD4 plusz és a boCD8 plusz T-sejtek a fertőzést követő 48 óráig (pi) lelassulnak. Mindazonáltal a boWC1 plusz T-sejtek 48 LE-ig lecsökkent szabályozását figyelték meg FMDV O szerotípus esetén. A beoltott állatok limfocitái a boCD4 plus, boCD8 plus és boWC1 plus T-sejtek szignifikáns felszabályozását mutatták FMDV-nek való kitettséget követően. 102

A természetes fertőzést követően a 3A-NS fehérje expressziója jelentősen megnő a limfocitákban a betegség különböző lefolyásaiban, ami a CD4 plusz és CD8 plusz T-sejtek átmeneti immunszuppressziójához vezet. 34

A gazdafehérje NS fehérjék, különösen a 3A általi forgalom elpusztítása teljesen megzavarja, így nem vált ki CD8 plusz T-sejt választ.31 A gyenge CTL miatt a vírus megmaradt az állatban. Az integrin receptorok közvetítik a csontvelőből származó DC apoptózist, akadályozva a gazdaszervezet veleszületett immunitását.32 Egy másik fontos jelenség, amely zavarja a gazdaszervezet immunitását, az Lbpro, egy erősen konzervált domén, amely fontos szerepet játszik a kulcsfontosságú jelzőmolekulák ubikvitinációjának gátlásában a típus aktiválásában. I IFN válasz, mint a retinsavval indukálható gén I (RIG-I), TANK-kötő kináz 1 (TBK1), TNF-receptor-asszociált 6-os faktor (TRAF6) és TRAF3.103 Ez csökkenti az IFN azonnali és korai beindulásának szintjét mRNS és IFN-stimulált géntermékek.102 Továbbá, a 3Cpro blokkolja az intra-Golgi transzportot azáltal, hogy lebontja a Golgi-n belüli transzporthoz szükséges fehérjét.

Guzman és munkatársai33, valamint Joshi és munkatársai34 elemezték a helyettesítő válaszokat a CTL-ek elpusztítására, mint például a CD8-at expresszáló sejtek proliferációja vagy IFN-termelése, amelyekről beszámoltak, de számos olyan CD8-at és olyan expresszáló limfocitát találtak, amelyek nem CTL-ek, amelyek IFN-t termelnek, beleértve az NK-sejteket és a δ T alcsoportjait. -sejtek. 35–37,39,104

Az Ad5-FMDV-3C-vel végzett fertőzés után 10 nappal értékelt CTL-aktivitás szignifikáns növekedést mutatott a CTL-aktivitásban 10 nappal a provokáció után az emlékeztető szintekhez képest, de 17 nappal azután visszaállt az alapszintre. a kihívás.17 A CTL-aktivitás 4. napon történő értékelésére tett kísérlet azonban nem hozott elegendő sejtet. Ennek oka az FMDV által kiváltott limfopénia és immunpatológia. Pozitív kapcsolat van az IFN-válasz és a vakcina által kiváltott védelem között, azon kívül, hogy az FMD vírus hosszú távú perzisztenciája csökken.

Oh és munkatársai38 szerint a CD4 plusz T-sejtek a fő szaporodó fenotípus és IFN-termelő sejtek.

Függetlenül az FMDV szerotípusától, a szérum IFN 2-3 nappal a fertőzés után érte el a csúcsot, a limfopenia a virémiás csúcsnak és a szérum IFN-válasznak felelt meg, a keringő plazmociták dendrites sejtjei (pDC) és in vitro pDC IFN-termelése átmenetileg csökkent 48 óra elteltével. Függetlenül az FMDV beinjektált szerotípusától vagy az érintett állat életkorától, soha nem találtak limfociták vagy pDC-k fertőzését.39

A monocita eredetű DC-kből (MoDC) és bőrből származó DC-kből (bőr DC-kből) származó IFN-képződés a sertésfertőzés akut fázisában elnyomott. Ez a hatás a vérben megnövekedett vírustiterekkel párhuzamosan következik be, de ezek a sejtek nem fertőződnek meg produktívan. Érdekes módon ezeknek a DC-knek a részecskék felvételére és az antigének feldolgozására való képessége nem változik, ami azt mutatja, hogy az antigének nem befolyásolják a részecskék felvételére és az antigének feldolgozására való képességüket.

Következtetés

A fenti szakirodalom és kutatási hiányosságok alapján a következő ajánlásokat fogalmazza meg. Tanulmányozni kell a hagyományos vakcinák sejten belüli beépülését, glikozilációs mintázatát, antigénprezentációját és a pozitív szelekció (patogén törzsfejlődés) mechanizmusait. A vakcina által kiváltott CD8 plusz T CMI erősíti a hosszú életű immunválaszt és a keresztvédelmet. A δ T-sejt receptorok szerepet játszanak az immunpatogenezisben, a perzisztenciában és a CTL termelésben, amelyeket alaposan tanulmányozni kell. Rekombináns fehérje, áramlási citométer és ELISpot ELISA használatával a vakcinarészecskék internalizálásának, az antigénprezentációnak és az antigénprezentáló sejtek keresztbeszédének értékeléséhez.

Új webalapú eszközöket kell kifejleszteni, amelyek megmutatják az oldalláncok hatását a B- vagy T-sejt-epitópra. Egyértelműen törekedni kell az állatmodell-fertőzés, valamint az oltóanyag-fejlesztési és hatékonysági tesztek alkalmazására, mivel a laboratóriumi állatokban figyelemreméltó integrinreceptor-különbség van, illetve a sertések és a kérődzők is jelen vannak. A genom-szerte kiterjedő CTL-epitópok számítási becslése epitóp-sejtési eszközök integrálásával nagyszámú vírusszekvencia számításába, majd az ezt követő in vivo kiértékelés nagy előnyt jelent a hosszan tartó védelemmel és keresztvédő képességgel rendelkező vakcinák előállításában.

Rövidítések

3A, nem strukturális fehérje; Ad5, adenovírus 5 vektor; 3Cpro, 3C proteáz (nem szerkezeti fehérje); BEI, bináris etilén-aminok; BHK sejt, bébi hörcsög vese sejt; CD4 plusz , Klaszter differenciációs faktor négy pozitív; CD8 plus , Klaszter differenciációs faktor nyolc pozitív; cDNS, komplementer DNS; CTL, citotoxikus T-sejtek; DC, dendrites sejt; ELISA, enzimhez kötött immunszorbens vizsgálat; FMD, ragadós száj- és körömfájás; FMDV, ragadós száj- és körömfájás vírus; GM-CSF, granulociták és monociták kolónia stimuláló faktor; IFN-, interferon alfa; IFN-, gamma-interferon; Ig, immunglobulin; IL, interleukin; LTR, hosszú terminál ismétlés; NK-sejtek, természetes gyilkos sejtek; NS fehérje, nem szerkezeti fehérje; P1-2A, A szerkezeti fehérje prekurzor génje; P1-2A3C3D, a P1–2A vírus szerkezeti fehérje prekurzora és a 3C és 3D nem szerkezeti fehérjék; PBMC, perifériás vér mononukleált; RT-PCR, Reverz transzkripciós polimeráz láncreakció; SAT, dél-afrikai típus; TGE: Tranziens génexpresszió; TGF, Tumor növekedési faktor; TNF, Tumor nekrózis faktor; Th sejtek, T helper sejtek; VP1, vírusfehérje 1; δ T-sejtek, Gamma-delta T-sejtek.

Adatmegosztási nyilatkozat

Az áttekintésben felhasznált adatok másodlagosak, és a cikkben szerepelnek.

Elismerés

Nagyon hálás vagyok a Gondari Egyetem Kutatási és Közösségi Szolgálat alelnöki hivatalának az anyagok és az anyagi támogatásért. Köszönetet mondok a Gondari Egyetem Állatorvos- és Állattudományi Főiskolájának is a létesítmény további támogatásáért.

Finanszírozás

A szerző köszönetet mond a Gondari Egyetem kutatási és közösségi szolgálatának alelnöki hivatalának.

Közzététel

A szerző kijelenti, hogy ebben a munkában nincs összeférhetetlenség.

Hivatkozások

1. Kitching P, Hammond J, Jeggo M és mtsai. Globális FMD-ellenőrzés – ez egy lehetőség? Vakcina. 2007;25(30):5660–5664. doi:10.1016/j. vakcina.2006.10.052

2. Raza S, Siddique K, Rabbani M és mtsai. Az aftovírus szerotípusok négy szerkezeti fehérjéjének mikrobiális patogenezise in silico analízise jelentős B- és T-sejt-epitópokat mutatott ki. Microb Pathog. 2019;128 (2018. augusztus): 254–262. doi:10.1016/j.micpath.2019.01.007

3. Arzt J, Belsham GJ. A ragadós száj- és körömfájás átvitele tartósan fertőzött hordozó szarvasmarhákról naiv szarvasmarhákra szájgarat-folyadék átvitelével. Vet World. 2018;3:318. doi:10.1128/ mSphere.{8}}

4. Arzt J, Pacheco JM, Stenfeldt C. A virulens és attenuált ragadós száj- és körömfájás vírus patogenezise szarvasmarhákban. Vet World. 2017;14:89. doi:10,1186/s12985-017-0758-759

5. Sobhy NM, Bayoumi YH, Mor SK, El-Zahar HI, Goyal SM. A ragadós száj- és körömfájás kitörései Egyiptomban: molekuláris epidemiológia, evolúció és a szív biomarkereinek prognosztikai jelentősége. Int J Vet Sci Med. 2018;6(1):22–30. doi:10.1016/j. csak.2018.02.001

6. Senthilkumaran C, Yang M, Bittner H és mtsai. Genom, antigén és antitestek kimutatása ragadós száj- és körömfájás vírusával fertőzött sertések szájfolyadékaiban. Can J Vet Res. 2017;81:82–90.

7. Palinski RM, Bertram MR. A ragadós száj- és körömfájás vírus O szerotípusú alvonalának első genomszekvenciája, az Ind2001e Dél-Vietnamból. Microbiol Resour Nounc. 2019;8: e01424–18. doi:10,1128/mra.{10}}

8. Pulido MR, Sobrino F, Borrego B és mtsai. A 3′ nem kódoló régióban deléciót hordozó legyengített ragadós száj- és körömfájás vírus RNS immunitást válthat ki sertésekben. J Virol. 2009;83(8):3475–85. doi:10.1128/JVI.{11}}

9. Saravanan P, Iqbal Z, Selvaraj DPR, Aparna M, Umapathi V. Kémiai extrakciós módszerek összehasonlítása a 146S tartalom meghatározásához ragadós száj- és körömfájás olajadjuváns vakcinában. J Appl Microbiol. 2019;1 (Rueckert 1985): 1–9. doi:10.1111/jam.14465

10. Jamal SM, Belsham GJ. Száj- és körömfájás: múlt, jelen és jövő. Vet Res. 2013;44(1):1–14. doi:10.1186/1297-9716- 44-116

11. Robinson L, Knight-Jones TJ, Charleston B és mtsai. Globális ragadós száj- és körömfájás-kutatás frissítése és hiányelemzés: 7 - patogenezis és molekuláris biológia. Transbound Emerg Dis. 2016;63(1):63–71. doi:10.1111/tbed.12520

12. Sreenivasa BP, Mohapatra JK, Pauszek SJ és társai. A ragadós száj- és körömfájás vírus indiai vakcinatörzseinek kapszidfehérjét expresszáló rekombináns humán adenovírus-5 hatékony ellenanyag-választ vált ki szarvasmarhákban. Vet Microbiol. 2017;203:196–201. doi:10.1016/ j.vetmic.2017.03.019

13. Neilan JG, Schutta C, Barrera J et al. Adenovírus vektorral fertőzött ragadós száj- és körömfájás vírus A szerotípusok hatékonysága szarvasmarhákban közvetlen érintkezési átviteli modell alkalmazásával. BMC Vet Res. 2018;14(1):1–9. doi:10,1186/s12917-018- 1582-1

14. Pena L, Pires M, Koster M, et al. A ragadós száj- és körömfájás vírus üres kapszid alegység-antigénjének bejuttatása nem strukturális fehérjével 2B javítja a sertések védelmét. Vakcina. 2008; 26 (45): 5689–5699. doi:10.1016/j.vaccine.2008.08.022

15. Barteling SJ, Cassim NI. A ragadós száj- és körömfájás vírusának és enterovírusainak nagyon gyors (és biztonságos) inaktiválása bináris etilénimin és formaldehid kombinációjával. Dev Biol (Bázel). 2004;119:449–455

16. Rweyemamu MM, Umehara O, Giorgi W, Medeiros R, Neto DL, Baltazar M. Effect of formaldehyde and binary ethyleneimine (BEI) on the integrity of foot and mouth disease virus capsid. 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. A citotoxikus T-limfociták működésének jellemzése ragadós száj- és körömfájás vírusfertőzés és vakcinázás után. 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. Hibás genomokon alapuló új vakcinatervezés, amely egyesíti az attenuált és inaktivált vakcinák jellemzőit. PLoS One. 2010;5(4):1–11. doi:10.1371/ journal.pone.0010414

19. Núñez JI, Baranowski E, Molina N, et al. A 3A nem strukturális fehérje savhelyettesítése közvetítheti a ragadós száj- és körömfájás vírusának a tengerimalachoz való alkalmazkodását. J Virol. 2001. doi:10.1128/JVI.75.8.3977-3983.2001

20. Burman A, Clark S, Abrescia NGA és mtsai. A ragadós száj- és körömfájás vírus VP1 GH hurkának specifitása v 6 integrinekre. J Virol. 2006;80(19):9798–9810. doi:10.1128/JVI.{12}}

21. Dicara D, Burman A, Clark S és mtsai. A ragadós száj- és körömfájás vírusa rendkívül stabil, EDTA-rezisztens komplexet képez fő receptorával, az integrin v 6-tal: a fertőzőképességre gyakorolt ​​hatás. J Virol. 2008;82(3):1537–1546. doi:10.1128/JVI.{12}}

22. Domingo E, Sheldon J, Perales C és munkatársai. Vírusos kvázifajok evolúciója. Microbiol Mol Biol Rev. 2012;76(2):159–216. doi:10.1128/MMBR.{8}}

23. Mckenna TS, Lubroth J, Rieder E és mtsai. A receptorkötő helyről törölt ragadós száj- és körömfájás (FMD) vírus megvédi a szarvasmarhákat az FMD-től. 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. Szarvasmarhák védelme a ragadós száj- és körömfájás ellen szintetikus peptiddel. Tudomány. 1986; 232:639–641. doi:10.1126/science.3008333

25. Gómez N, Salinas J, Escribano JM et al. Védő immunválasz a ragadós száj- és körömfájás vírusára a VP1-vel, amely transzgenikus növényekben expresszálódik, védő immunválasz a ragadós száj- és körömfájás vírusára a VP1-vel, amely transzgenikus növényekben expresszálódik. J Virol. 1998;72:2–5.

For more information:1950477648nn@gmail.com