인간 호흡기 세포융합 바이러스에 대한 계산적으로 예측된 ​​T 세포 에피토프의 다양성과 진화

추상적인

인간 호흡기 세포융합 바이러스(RSV)는 하부 호흡기 감염의 주요 원인입니다. 60년 이상의 연구에도 불구하고 허가된 백신은 없습니다. B 세포 반응이 백신 설계의 주요 초점인 반면, RSV의 T 세포 에피토프 프로필도 백신 개발에 중요합니다. 여기에서 우리는 MHC(Major Histocompatibility Complex) 클래스 I 및 클래스 II 결합 친화력을 예측하여 RSV 야생 순환 균주의 융합 단백질(F) 및 당단백질(G)의 추정 T 세포 에피토프를 계산적으로 예측했습니다. 우리는 실험적으로 검증된 F와 G 단백질 모두에 보존된 에피토프에 대한 추론을 제한했습니다. 우리는 다양한 RSV 균주에 걸쳐 T 세포 프로파일의 다양성과 진화를 조사하기 위해 T 세포 에피토프 환경을 구성하기 위해 다차원 스케일링(MDS)을 적용했습니다. 우리는 RSV 균주가 이 T 에피토프 지형에서 3개의 RSV-A 그룹과 2개의 RSV-B 그룹으로 클러스터링되어 있음을 발견했습니다. 이들 클러스터는 잠재적으로 다른 면역원성 프로파일을 갖는 다양한 RSV 균주를 나타냅니다. 또한, 우리의 결과는 최근 유행하는 균주 중에서 F 단백질 T 세포 에피토프 함량 보존의 비율이 더 높은 반면, G 단백질 T 세포 에피토프 함량은 감소한 것으로 나타났습니다. 중요한 것은, 우리의 결과는 RSV-A와 RSV-B가 서로 다른 에피토프 표류 및 대체 패턴을 가지며 RSV-B 백신에 더 자주 업데이트가 필요할 수 있음을 시사합니다. 우리의 연구는 RSV T 세포 에피토프 진화를 연구하기 위한 새로운 틀을 제공합니다. T 세포 에피토프 보존 및 변화 패턴을 이해하는 것은 백신 설계 및 평가에 유용할 수 있습니다.

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저자 요약

인간 호흡기 세포융합 바이러스(RSV)로 인한 하부 호흡기 감염은 전 세계적인 건강 문제입니다. B 세포 에피토프 면역 반응은 RSV 백신 및 치료법 개발의 주요 초점이었습니다. 그러나 T 세포 에피토프에 의해 유도된 면역은 RSV 감염의 해소에 중요한 역할을 합니다. RSV 유전적 다양성이 널리 보고되었지만, 백신 효과에 영향을 미칠 수 있는 RSV T 세포 에피토프 다양성에 초점을 맞춘 연구는 거의 없습니다. 여기서는 RSV A 및 B의 T 세포 에피토프의 다양성과 진화를 특성화하기 위해 순환 계통의 계산적으로 예측된 ​​T 세포 에피토프 프로필을 사용합니다. RSV F 및 G 단백질의 T 세포 에피토프 프로필을 체계적으로 평가합니다. 우리는 3개의 RSV-A 그룹과 2개의 RSV-B 그룹의 공동 순환을 보여주는 T 세포 에피토프 풍경 시각화를 제공하여 잠재적으로 별개의 T 세포 면역성을 시사합니다. 또한, 우리의 연구는 다양한 수준의 F 및 G 단백질 T 세포 에피토프 함량 보존을 보여 주며 이는 백신 보호 기간과 상관 관계가 중요할 수 있습니다. 이 연구는 RSV T 세포 에피토프 진화를 연구하고, 집단 수준에서 RSV T 세포 면역을 추론하고, RSV 백신 효과를 모니터링하기 위한 새로운 틀을 제공합니다.

소개

인간 호흡기 세포융합 바이러스(RSV)는 음성 가닥 RNA 바이러스로 분류됩니다.오르토뉴모바이러스가족의 속뉴모바이러스과. 영유아, 면역력이 저하된 사람, 노인에게 하부 호흡기 질환을 일으키는 주요 원인으로 전 세계적으로 매년 유행하고 있다[1]. RSV의 단일 가닥 RNA 게놈은 대략 15.2kb이고 11개의 바이러스 단백질을 암호화합니다[2]. 융합(F) 단백질과 당단백질(G) 단백질은 두 가지 주요 표면 단백질입니다[3]. F 단백질은 일반적으로 보존되어 있다고 생각되므로 대부분의 최신 RSV 백신 설계의 초점입니다. G 단백질은 매우 가변적이지만 질병 발병에 대한 기여와 감염 생물학에서의 역할은 효과적인 RSV 백신 항원이 될 수도 있음을 시사합니다[4]. 전 세계적으로 RSV 감염의 상당한 부담에도 불구하고 허가된 백신은 없습니다. 유일하게 승인된 개입은 팔리비주맙을 이용한 수동적 면역예방인데, 이는 매우 제한적인 24개월 미만 영유아 그룹에 단클론 항체(mAb)를 투여함으로써 달성되며 상대적으로 항체의 반감기가 짧습니다 [5,6]. 단클론 항체 치료 비용이 높기 때문에 이 개입은 고위험 영아에게만 제한되며 일반적으로 개발도상국에서는 사용할 수 없습니다. RSV 백신은 긴급한 글로벌 의료 우선순위이며, 다양한 고위험군에 대해 서로 다른 전략이 필요할 가능성이 높습니다.

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1956년 RSV 백신의 분리 및 특성 규명 이후 다수의 연구팀이 RSV 백신 개발에 참여해 왔습니다[7,8]. 그러나 RSV에 감염되지 않은 영유아에게 포르말린 불활성화, 명반 침전형 RSV(FI-RSV) 백신을 접종한 결과 VED(백신 강화 질병)가 발생하여 이후 수십 년 동안 백신 개발이 방해를 받았습니다. ]. 이러한 바람직하지 않은 결과를 설명하기 위해 많은 연구가 수행되었습니다. 포르말린 고정은 대부분 RSV F 단백질의 융합 후 형태를 ​​나타내는 백신으로 이어져 중화되지 않는 항체의 과잉과 면역 복합체 형성을 초래했을 가능성이 있습니다[10-12]. 다른 연구에서는 Th2 왜곡으로 인한 손상된 T 세포 반응[13,14]과 폐의 보체 침착이 호중구 모집 강화에 기여한 것으로 나타났습니다[12]. F 단백질의 분리[15] 및 RSV 설치류 모델의 개발[16]을 포함한 최근 개발은 현재 임상 시험 중인 새로운 디자인과 제형을 갖춘 수많은 백신 후보에 기여했습니다[3,17,18]. 대부분의 최신 RSV 백신 접종 전략은 B 세포 유발 중화 면역 반응에 초점을 맞추고 있지만, T 세포 면역 역시 바이러스 감염 해결에 중요한 역할을 하며 RSV 백신 개발에 필수적입니다[17,18]. 하부 기도의 RSV 감염이 확립되면 CD8 T 세포는 바이러스 제거에 중요한 역할을 하며 CD4 보조 T 세포는 세포 면역 반응을 조율하고 B 세포가 항체를 생성하도록 자극할 수 있습니다. 그러나 Th2- 편향된 반응은 RSV VED의 동물 모델과 관련이 있으며 Th1 및 Th2 반응의 측정은 백신 후보의 안전성을 예측하는 데 중요한 것으로 간주됩니다[12]. 따라서 백신 접종을 통한 균형 잡힌 세포 매개 면역 반응의 유도는 RSV 제거를 촉진하지만 면역병리의 가능성을 피하기 위해 주의를 기울여야 합니다. 종합하면, RSV 백신 개발에는 T 세포 면역과 T 세포 반응을 유도하는 바이러스 서열에 대한 면밀한 조사가 필요합니다.

인간 호흡기 세포융합 바이러스는 인간 집단에서 복잡한 순환 패턴을 가지고 있습니다. RSV-A와 RSV-B의 두 가지 항원 그룹 내에서 서로 다른 유전자형이 동일한 공동체 내에서 함께 순환할 수 있는 반면, 게놈 다양성이 높은 새로운 RSV 유전자형이 발생하여 잠재적으로 이전의 우세한 유전자형을 대체할 수 있습니다[19]. 최근 몇 년 동안 RSV-A G 유전자의 72-뉴클레오티드(nt) 중복(ON 유전자형)과 60-nt 중복(BA 유전자형)을 포함하는 RSV의 몇 가지 독특한 유전적 변형이 확인되었습니다. ) 유사한 지역의 RSV-B에서 [20]. 관찰된 RSV 유전적 다양성은 RSV 백신이 효과적이기 위해 여러 가지 다른 균주를 포함하는 것이 필요한지에 대한 의문을 제기했습니다. 현재 대부분의 RSV 백신 개발은 하위 유형 A에 속하는 키메라 균주인 RSV A2 실험실 균주를 기반으로 합니다[21]. 이러한 치료법은 가능성이 있지만 바이러스 균주가 탈출 돌연변이를 일으킬 가능성이 있습니다. 예를 들어, palivizumab 내성 균주는 RSV 설치류 모델과 인간 모두에서 분리되었습니다 [17,22]. 또한 여러 증거에 따르면 항원 변이가 RSV가 면역 반응과 확립된 감염을 피하는 능력에 역할을 할 수 있음을 시사합니다[23]. RSV 백신의 고도로 보존된 T 세포 에피토프는 교차 보호 항체 반응이 부족한 경우 감염에 대한 완전한 보호를 제공하지 못할 수 있지만, 백신의 고도로 보존된 T 세포 에피토프는 여전히 질병의 중증도를 감소시키고 바이러스 확산을 제한할 수 있습니다. 그러나 T 세포 에피토프 수준에서의 아미노산 변이와 최근 RSV 순환 균주의 새로운 T 세포 에피토프의 출현 가능성이 보고되었으며[24], 아미노산 변이가 T 세포 인식에 미치는 영향을 설명하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. . 따라서 다양한 균주에 걸쳐 T 세포 에피토프 프로필을 특성화하는 것은 RSV 진화를 이해하는 데 매우 중요하며 RSV 백신 개발에 중요할 수 있습니다.

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이 연구에서 우리는 iVAX 툴킷[25]에 구현된 면역정보학 접근법을 활용하여 두 가지 주요 표면 단백질 F와 G에 초점을 맞춘 다양한 균주에 대한 RSV의 T 세포 에피토프를 예측했습니다. 포괄적인 데이터 세트 분석을 통해 우리는 RSV의 계통 특이적 T 세포 에피토프 프로필을 평가합니다. 우리는 또한 다양한 계통의 에피토프 함량 비교를 기반으로 서열 기반 T 세포 에피토프 환경을 만들고 추가로 RSV T 세포 면역 변화와 바이러스 진화의 상관관계를 분석합니다. 더 일찍 개발된 백신 후보 균주와 분리 연도 및 위치가 다른 RSV 순환 균주 간의 교차 보존된 T 세포 에피토프 함량의 비율도 계산되었습니다. 이러한 분석은 다양한 균주에 대한 RSV T 세포 면역을 이해하는 데 도움이 될 수 있으며 현재 백신 설계 노력에 기여할 수 있습니다.

결과

RSV 표면 단백질의 T 세포 에피토프 분포

우리는 MHC 클래스 I 및 클래스 II 분자에 대한 결합 확률을 예측하기 위해 9개의 잔기 영역을 스캐닝하여 RSV 표면 단백질에 대한 T 세포 면역원성 잠재력을 평가했습니다(그림 1). RSV 표면 단백질의 에피토프 밀도는 정규화된 에피토프 밀도 점수를 사용하여 평가되었으며, 이는 단백질 전반에 걸쳐 예측된 펩티드-MHC 결합 점수를 합산하고 이를 단백질 길이로 정규화하여 계산됩니다. 무작위로 생성된 단백질에 대한 점수는 0으로 설정되며 백신 항원은 일반적으로 이 척도에서 +20 이상의 점수를 얻습니다[25]. F 단백질은 클래스 I 및 클래스 II 면역원성 척도 분석 모두에서 +20보다 큰 에피토프 밀도 점수를 가지며, 이는 상당한 면역원성 잠재력을 나타냅니다[25]. 이는 RSV 아형 모두에 대한 더 낮은 G 단백질 클래스 I 및 클래스 II 에피토프 밀도 단백질 점수와 대조됩니다. G 단백질의 클래스 I 에피토프 밀도 점수는 두 아형 모두에서 +10보다 높았지만 RSV-B 분석에서는 클래스 II 밀도가 무작위 기대치보다 낮았습니다(그림 1A). 이 결과는 RSV 표면 단백질이 보호 면역에 필요한 T 세포를 자극할 가능성이 있음을 시사합니다. 그런 다음 우리는 단백질 전체에 걸쳐 T 세포 면역원성의 분포를 조사한 결과 상대적으로 높은 T 세포 면역원성 잠재력을 가진 영역이 있음을 발견했습니다(그림 1B). F 단백질의 T 세포 면역원성 분포는 단백질 구조에 매핑되었으며 높은 T 세포 면역 잠재력을 가진 단백질 서열 영역과 항체 중화 표적 사이의 중첩이 항원 부위 F와 부위 II에서 관찰되었습니다.

그림 1. MHC 결합 예측에 기초한 RSV 표면 단백질의 T 세포 면역원성 잠재력

계통별 T 세포 에피토프 프로필

그런 다음 RSV 대표 균주의 T 세포 에피토프 예측을 여러 야생 순환 균주로 확장했습니다. 다양한 계통에 걸친 T 세포 에피토프의 분포와 다양성은 해당 시간 규모의 계통발생과 함께 히트맵에 표시되어 있습니다(S1 및 S2 그림). F 및 G 단백질은 모두 샘플링된 분리주 중 거의 100% 모든 RSV 균주에 걸쳐 보존된 에피토프를 함유하고 있으며, 이는 이들이 백신 설계를 위한 고품질 T 세포 에피토프 후보로 작용할 수 있음을 시사합니다. 대조적으로, 일부 에피토프는 선택된 계통에서 돌연변이가 발생했으며, 계통발생 내 특정 계통에서만 발생한 에피토프는 계통별 "지문"으로 해석될 수 있습니다.

고유한 유전자 특징인 RSV의 G 유전자 복제 현상은 에피토프의 위치를 ​​이동시키거나(위치는 다르지만 에피토프의 아미노산은 중복 없이 G 단백질 분리물과 동일함) 새로운 에피토프의 출현을 유발할 수 있습니다. 두 개의 새로운 클래스 I 에피토프(S2A 그림의 31번과 40번)가 G 유전자 중복을 포함하는 RSV-A 균주에서 발견되었습니다. 또한, G 유전자 중복을 포함하는 RSV-A 서열에서 긴급 클래스 II 에피토프(S2A 그림의 25번)가 확인되었으며, 이는 다른 균주에서 관찰된 에피토프(24번)로부터의 변화였습니다. G 유전자 복제 이벤트를 포함하는 RSV-B 균주에서 우리는 또한 이러한 균주의 2-아미노산(aa) 결실(aa157 및 aa158)로 인해 발생하는 여러 계통별 클래스 IT 세포 에피토프를 관찰했습니다. 60-nt 중복 이벤트로 인해 직접 발생했습니다. 복제 이벤트가 있는 RSV-B G 단백질은 여러 개의 새로운 에피토프(22, 23, 26, 28, 30, 37번)를 포함하지만 여러 에피토프(24, 25, 27, 29, 31, 38번)는 포함하지 않습니다. 다른 균주에서 확인된 것입니다(S2B 그림). 높은 MHC 결합 잠재력을 가진 계산적으로 예측된 ​​T 세포 에피토프가 면역원성인지 여부를 추가로 결정하기 위해 우리는 JanusMatrix [27] 알고리즘을 활용하여 인간 펩타이드와 교차 보존되어 면역 체계에 의해 허용될 가능성이 있는 T 세포 에피토프를 식별했습니다. . 이 분석에 기초하면, RSV 주요 표면 단백질의 추정 클래스 I 에피토프의 6.45%와 추정 클래스 II 에피토프의 1.12%가 T 세포 수용체(TCR) 방향 잔기에서 인간 프로테옴 유래 에피토프와 교차 보존됩니다. 이들 펩타이드는 인간 단백질에 포함된 것과 유사한 HLA 결합 선호도를 갖기 때문에(S3 그림), 따라서 면역원성이 아닌 것으로 가정되었습니다. 위에서 확인된 높은 JanusMatrix 점수 에피토프를 제외한 후, 우리는 현재 순환하는 RSV 균주의 60% 이상에서 보존된 T 세포 에피토프를 확인할 수 있었습니다. 우리는 이러한 에피토프가 실험적으로 검증된 RSV T 세포 에피토프 또는 HLA 리간드와 관련이 있는지 확인하기 위해 IEDB 에피토프 데이터베이스를 검색했습니다(S1 텍스트의 표 A). 향후 백신 개발에 중요할 수 있는 보존된 RSV T 세포 에피토프 서열은 표 1과 2에 나와 있습니다(S1 본문의 표 B와 C).

표 1. RSV 주요 표면 단백질의 실험적으로 검증된 보존된 MHC 클래스 I 에피토프 펩타이드

예측된 RSV T 세포 에피토프 환경 

To investigate the evolution of RSV on T cell immunity profiles, we use a multidimensional scaling (MDS) approach to visualize the T cell immunity profile of multiple RSV strains on a landscape. We performed a T cell epitope content pairwise comparison between RSV strains using in silico predicted peptide-HLA allele binding affinity. The pairwise T-cell epitope distances were then calculated using the algorithm reported in this study (Eq 1). We then applied a multidimensional scaling (MDS) approach using these estimated pair-wise T epitope distances to map RSV strains to a landscape to characterize their T-cell immunity profile. We found both class I and class II T cell immunity profiles of F and G proteins of different RSV strains were clustered into groups on this T cell epitope landscape (S4 Fig). Combining the class I and class II T-cell epitope binding profiles, RSV-A major surface protein isolates can be divided into three clusters and RSV-B major surface protein isolates can be divided into two clusters (Figs 2 and S5). We observe that the G gene sequence isolates that contain 72-nt (RSV-A) or 60-nt (RSV-B) duplications clustered together with other sequences instead of forming isolated groups. To further investigate the T cell epitope diversity, we correlated this clustering pattern with the phylogenetic histories (Fig 2B). The phylogenetic tree topologies of the RSV-A F gene and the G gene are similar. The F gene cluster 1 is paraphyletic, while clusters 2 and 3 are monophyletic. Cluster 1 is the closest to the ancestral sequence and mapping this group onto the phylogeny shows that this cluster has a basal relationship with clusters 2 and 3 indicating that the phylogenetic divergence occurred prior to epitope drift. The RSV-B F and G gene genealogies are very different. In particular, the RSV-B F gene topologies are indicative of strong immune selection, similar to observed human influenza A virus or within host HIV phylogenies [28]. In contrast, the RSV-B G gene phylogeny shows the co-circulation of multiple lineages, though this could reflect the sequencing bias of G genes (Fig 2B). We then calculated the T-cell epitope immune distance of each strain from a reconstructed ancestral sequence (Fig 2C). These distances were then plotted against the year of isolation and colored according to the cluster identified in Fig 2A. RSV-A shows that multiple predicted immune phenotypes co-circulate and persist for long periods (>20년). RSV-B 분석은 짧은 기간의 공동 순환으로 예측된 ​​면역 표현형의 전환을 보여줍니다.<5 years) for F and G protein T cell epitopes. The limited periods of co-circulation are again consistent with phenotype patterns observed for viruses under strong immune selection (e.g. H3N2 influenza A virus) [29,30]. In contrast, genetic distances from the reconstructed ancestral sequence plotted against year of isolation show patterns typical of gradual genetic drift, except in the G gene where a 72-nt and 60-nt insertion is present (Fig 2D). Taken together, these results suggest that genetic and predicted T-cell epitope immune diversity are different and may be an important factor to consider when evaluating RSV vaccine efficacy.

표 2. RSV 주요 표면 단백질의 실험적으로 검증된 보존된 MHC 클래스 II 에피토프 펩타이드

그림 2. RSV 표면 단백질의 예측된 T 세포 에피토프 지형 및 유전적 진화

T 세포 에피토프를 예측하는 데 사용할 수 있는 여러 방법이 있으며[31], 예측 방법에 체계적인 편향이 있는 경우 재구성된 풍경이 다를 수 있습니다. 우리는 NetMHCpan 방법[32]을 사용하여 T 세포 에피토프를 예측하고 RSV-A F 단백질에 대한 MHC 클래스 I 결합 예측을 사용하여 동일한 풍경 재구성을 수행했습니다. 우리의 분석은 T 세포 에피토프 예측 방법에 관계없이 풍경에 대한 RSV T 에피토프 프로파일의 일관된 클러스터 패턴을 보여주었습니다(S7 그림).

그림 3. 기존에 사용된 RSV 백신 후보 균주에 대한 순환 균주의 T 세포 에피토프 함량 평가

T 세포 에피토프 함량을 갖는 백신 후보 균주의 평가

T cell epitopes that are similar between vaccine strains and wild strains (cross-conserved T epitopes, which are defined as epitopes that share identical T cell receptor-facing residues and are restricted by the same alleles [33]) may be responsible for the T cell immune protection of the vaccine. To quantitatively evaluate whether it might be necessary to include multiple RSV strains to prepare an effective vaccine, two live attenuated RSV strains that are previously considered as vaccine candidates, CP248, a recombinant virus that belongs to subtype A, and CP52, which is a recombinant RSV-B strain, were included in our analysis and we evaluated their T cell epitope conservation with different RSV wild-type strains. We calculated the average proportion of cross-conserved T cell epitope content between the selected vaccine strains and wild-circulating strains from different isolation years and WHO regional groups (Figs 3 and S8). Different proportions of cross-conserved T cell epitope content against isolates from two different subtypes, A and B, were observed in both the F and G protein analyses. In the comparison of the vaccine strains and wild strains belonging to the same subtype, the proportion of cross-conserved T cell epitope in RSV F protein is relatively stable in different groups, all are higher than 78% for RSV-A and higher than 85% for RSV-B. In contrast, changes in the proportion of cross-conserved T cell epitopes were detected among groups within the same RSV subtype, especially in different temporal groups in the G protein analysis (Fig 3). Vaccine strain CP248 appears to have a relatively higher proportion of cross-conserved T cell epitopes within G protein when compared to the RSV-A strains that were isolated before 1991 (>70%) 및 최근에 분리된 균주에 대한 보존 정도가 상대적으로 낮습니다. 시간에 따른 T 세포 에피토프 보존의 유사한 감소는 순환하는 RSV-B 균주 중에서 백신 균주 CP52에 대해 확인되었습니다.

논의

CD4 및 CD8 T 세포 모두 일차 감염 후 RSV 유발 질병에 대한 보호에 기여하지만[16,34], T 세포 에피토프는 RSV 연구 노력에서 제한적인 관심을 받았습니다. 우리는 RSV 표면 단백질이 MHC 분자 결합 예측에 의해 결정된 T 세포 에피토프 밀도 점수를 기반으로 계산적 접근 방식을 사용하여 T 세포 면역을 유도할 수 있는 상당한 잠재력을 가지고 있는 것으로 보인다는 것을 입증합니다. 상대적으로 높은 추정 T 세포 에피토프 밀도로 인해 F 단백질이 RSV 백신의 좋은 표적이 될 수 있습니다. RSV 주요 표면 단백질의 T 세포 에피토프 밀도 및 분포 분석 외에도 우리는 T 세포 에피토프 함량의 계통별 변이도 입증했습니다. RSV F 단백질은 잘 보존된 것으로 여겨지지만 F 단백질 내의 다양한 계통에 걸쳐 에피토프 돌연변이가 관찰됩니다. 이는 RSV의 계통 특이적 T 세포 에피토프를 연구하면 바이러스 다양성 및 지속성에 대한 면역 선택의 영향에 대한 통찰력을 제공할 수 있음을 시사합니다. . 보존된 F 단백질과 대조적으로, RSV G 단백질은 매우 가변적인 것으로 보고되었으며, 우리는 여전히 다양한 계통에 걸쳐 잠재적인 보존된 T 세포 에피토프를 관찰했으며, 이는 T 세포 면역 보호에 대한 잠재적인 백신 표적으로 G 단백질 보존 도메인에 큰 관심이 있음을 시사합니다. . 실험적 검증이 필요하지만, 이 분석은 RSV 감염에 대한 T 세포 에피토프 기반 백신 개발에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있으므로 인구 수준 에피토프 보존을 이해하는 것의 중요성을 강조합니다.

우리 연구의 주요 초점은 다양한 염색에 걸쳐 T 세포 면역의 진화를 매핑하는 시퀀스 기반 방법을 개발하는 것입니다. MHC 클래스 I 에피토프의 존재 및 부재를 사용하여 CD8 T 세포에 의해 유발된 인플루엔자 A 바이러스의 진화적 적응을 매핑하기 위해 MDS 방법을 사용한 이전의 중추적인 작업에 이어 우리는 다음과 같은 면역 거리를 사용하여 RSV T 세포 면역 환경을 구축했습니다. T 세포 에피토프 교차 보존 분석에 의해 생성되었으며, 이를 통해 다양한 균주 간의 T 세포 면역 관계 가능성에 대한 쉬운 시각화와 직관적인 이해가 가능합니다. 여러 계통을 비교할 때 다른 병원체에서 보고된 항원 관계에 대해 관찰된 것처럼 여러 계통의 RSV 표면 단백질의 T 세포 에피토프 함량이 클러스터링될 수 있음을 발견했습니다[36,37]. 우리의 결과는 또한 RSV T 세포 면역 클러스터와 해당 계통 발생 사이의 일치성을 보여 주며, 동일한 계통의 서열은 일반적으로 동일한 T 세포 면역 클러스터에 속합니다. 중요하게도, 우리는 RSV 야생 균주의 T 세포 에피토프 진화의 다양한 패턴을 유전적 진화와 비교하여 관찰합니다. 우리는 G 유전자 중복이 있는 RSV 균주가 T 세포 에피토프 MDS 공간에서 이전 RSV 분리주와 여전히 클러스터될 수 있음을 발견했습니다. 우리의 결과는 RSV에서 T 세포 에피토프 변화를 특성화하는 것의 중요성을 강조합니다.

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우리는 본 연구에서 고도로 보존된 RSV T 세포 에피토프를 확인했으며, 그 중 일부는 이미 실험적으로 검증되어 IEDB 데이터베이스에 게시되었습니다. 그러나 우리는 이전에 설명되지 않은 몇 가지 다른 보존된 T 세포 에피토프도 확인했습니다. 실험적 검증이 필요하지만 이는 백신 설계에 유용할 수 있습니다. 더욱이 선택된 RSV 에피토프와 인간 펩타이드의 상동성은 일부 예측된 RSV T 세포 에피토프가 면역체계에 의해 허용될 수 있거나 보조제와 함께 투여될 때 인간 단백질에 대해 유해한 교차 반응성 면역 반응을 유도할 수 있음을 시사합니다[27]. RSV에 대한 면역의 특정 측면은 이 연구에서 다루어지지 않았습니다. 예를 들어, 중화 항체 반응은 현재 면역의 가장 중요한 상관관계로 간주됩니다. 중화 항체는 T 세포 에피토프 기반 백신에 의해 직접적으로 유도되지는 않지만, 높은 친화도, 높은 특이성 항체를 생성하려면 헬퍼(CD4) T 세포 에피토프가 필요합니다. 또한 현재 분석에서는 두 가지 주요 RSV 표면 단백질에만 초점을 맞추었지만 N, M 또는 M2-2 단백질과 같은 다른 RSV 단백질도 백신 효능에 기여할 수 있다는 점에 주목합니다[38].

cistanche tubeulosa - 면역 체계를 향상시킵니다.

가변 바이러스에 대한 효과적인 백신은 순환하는 균주 사이에 고도로 보존된 T 세포 에피토프를 포함해야 합니다[39]. 새로운 병원체가 나타날 때 백신 균주의 T 세포 에피토프가 일치하지 않으면 백신 효능이 감소할 수 있습니다. 이 연구에서 우리는 두 개의 생 약독화 백신 후보 균주와 RSV 순환 야생 균주 사이의 교차 보존된 T 세포 에피토프 함량을 추정하기 위해 면역정보 기반 접근 방식을 사용했습니다. 우리는 서로 다른 항원 그룹에 속하는 백신 균주에서는 교차 보존된 T 세포 에피토프 함량의 비율이 낮다는 사실을 발견했습니다. 이는 RSV 백신에서 단일 하위 유형 균주를 사용할 위험이 있음을 나타냅니다. 또한, 우리는 동일한 항원 그룹에 있는 백신 균주와 최근 순환 균주 사이에 교차 보존된 G-단백질 T 세포 에피토프 함량의 낮은 비율을 관찰했는데, 이는 동일한 항원 그룹에 있는 다른 균주의 T 세포 에피토프를 포함하는 것도 RSV 백신 개발에 중요합니다. F 단백질에서 교차 보존된 T 세포 에피토프 함량의 유의미한 변화를 관찰하지는 못했지만, 향후 F 단백질의 변형이 단일 계통 기반 백신의 효과를 떨어뜨릴 가능성을 배제할 수는 없습니다. 현재 분석은 에피토프 함량 비교를 수행하는 데 필요한 엄청난 계산 용량으로 인해 축소된 데이터 세트를 기반으로 합니다. 우리는 지리적 지역과 분리된 연도에 따라 전체 데이터 세트를 무작위로 서브샘플링하여 이러한 대표적인 데이터 세트를 구성했습니다. 우리의 연구 결과는 공개적으로 이용 가능한 RSV 균주의 T 세포 에피토프 다양성을 반영할 수 있지만 RSV의 T 세포 에피토프 다양성에 대한 전체 그림을 얻으려면 추가적인 RSV 감시 노력이 필요할 수 있습니다.

우리의 현재 연구는 T 세포 에피토프 예측에 대한 실험적 검증이 부족하여 제한됩니다. 우리는 T 세포 에피토프를 식별하기 위해 계산적으로 예측된 ​​MHC 결합에 중점을 둡니다. MHC 결합 강도가 펩타이드의 면역원성을 결정하는 주요 매개변수이지만 모듈이 면역원성을 갖기에는 충분하지 않습니다[40]. 적절한 항원 처리[41] 및 T 세포 수용체 인식[40]과 같은 병원체 유발 T 세포 면역 반응과 관련된 다른 측면은 이 연구에서 고려되지 않았으며, 이는 계산 기반 T 세포 에피토프 환경에 편향을 일으킬 수 있습니다. 그러나 본 연구에서 T 세포 에피토프 환경에서 관찰된 RSV 표면 단백질의 클러스터링 패턴은 서로 다른 계통 내에서 T 세포 에피토프의 다양성을 반영합니다. 이 발견은 T 세포 면역 측면에서 바이러스 진화에 대한 귀중한 통찰력을 제공하고 백신 설계를 위한 균주 선택에 기여할 수 있습니다. 전반적으로, 이 연구는 계산 도구를 사용하여 RSV 주요 표면 단백질의 T 세포 에피토프에 대한 집중적인 분석을 제공합니다. 우리는 RSV 표면 단백질에서 T 세포 에피토프의 면역학적 관계를 보여주는 RSV에 대한 포괄적인 T 세포 에피토프 예측을 수행했습니다. 이 연구는 T 세포 에피토프 진화가 유전적 변이와 다를 수 있음을 입증하고 통합 에피토프 기반 RSV 백신 개발을 위한 프레임워크와 예방접종 전략을 최적화하는 데 사용할 수 있는 평가 방법을 제공합니다.

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