구제역 백신 개발 및 오래 지속되는 면역 유도의 과제: 추세 및 현재 관점
Jun 19, 2023
추상적인:
구제역(FMD)은 구제역 바이러스 속 아프토바이러스(Aphthovirus)에 의해 발생하는 가축의 전염성이 매우 높은 바이러스성 질병으로 개인 농민과 국가 경제에 심각한 경제적 영향을 미친다. FMD에 대한 백신을 발전시키려는 많은 시도는 무균 면역을 유도하는 데 실패했습니다. 백신 생산의 고전적인 방법은 항원과 결합 부위 주변에 돌연변이가 선택적으로 축적되었기 때문입니다. 양성선택 및 유사종 떼에 의한 병원체의 복귀, 이 방법의 사용은 비고유지역에서의 사용에 적용할 수 없다. 바이너리 에틸렌이민(BEI)을 사용한 화학적 감쇠는 캡시드 무결성을 보호하고 도전 균주에 대해 뚜렷한 면역성을 생성했습니다.
구제역은 동물의 면역 체계에 영향을 미치는 바이러스성 질병입니다. 구제역 바이러스는 동물의 세포를 침범하여 세포막과 내장을 파괴하고 동물의 면역기능을 손상시키며 다른 병원균에 감염되기 쉽게 만들 수 있습니다.
동시에 구제역 백신 접종은 동물의 면역력을 향상시켜 바이러스에 대한 면역성을 갖게 할 수 있다. 백신 접종 성공 후 동물은 항체를 생성하게 되며, 구제역 바이러스에 다시 노출되면 신속하게 면역 반응을 일으켜 바이러스가 추가 감염되어 질병을 일으키는 것을 효과적으로 예방할 수 있습니다. 발생합니다.
따라서 특히 구제역 예방접종을 통한 동물의 면역력 향상은 구제역 예방의 중요한 수단이다. 동시에 과학적인 사료 관리와 위생, 전염병 예방 조치도 바이러스의 확산과 구제역 발생을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 관점에서 우리는 인체가 면역력 향상에 신경을 써야 하는 것은 아닌지 반성해 볼 필요가 있다. Cistanche는 인간의 면역력을 크게 향상시킬 수 있습니다. Cistanche는 또한 항 바이러스 및 항암 효과가있어 면역 체계의 전투 능력을 강화하고 신체의 면역력을 향상시킬 수 있습니다.
화학적으로 합성되거나 바이러스, 플라스미드 또는 식물에서 발현되는 바이러스 항원이 동물의 백신접종에 시도되었습니다. 구조적 또는 비구조적 단백질 항원을 발현하는 DNA 백신은 동물을 면역화하기 위해 시도되었습니다. 인터루킨을 DNA 백신의 유전 보조제로 사용하면 유망한 효과가 있습니다. 무균 면역 유도의 과제는 수지상 세포의 세포사멸을 담당하고 일시적인 면역억제를 초래하는 림프증식 반응에 부정적인 영향을 미치는 FMDV의 비구조(NS) 단백질에 있습니다. 또한, 비구조 단백질에 의한 숙주 단백질 밀매의 파괴는 CD8 플러스 T 세포 증식을 억제했습니다. 이 검토에서는 백신 개발 시험에 대한 여러 접근 방식과 무균 면역 생산의 병목 현상을 다루려고 했습니다.
키워드:
구제역 백신, 오래 지속되는 면역, 무균 면역.
배경
구제역(FMD)은 구제역 바이러스, 속: Aphthovirus, 및 Picornaviridae과; 심각한 경제적 손실을 초래합니다.1,2 가축 및 야생 유제류는 FMD의 영향을 많이 받습니다.3–5 5S 프로토머는 개별 성숙 단백질에 의해 자발적으로 생성됩니다. VP1, VP3 및 VP0 중 5개가 12S 펜타머로 조립됩니다. 75S 바이러스 캡시드는 12개의 펜타머의 조립에 의해 형성되지만,6,7 완전한 구제역 바이러스(FMDV) 146S 항원은 바이러스 캡시드와 매우 유사한 항원 특이성을 갖는 것으로 보고되었습니다.8,9 -구강병 바이러스는 숙주 범위가 넓고 유전적 변이율이 높으며 항원 차이가 크며 7개의 혈청형(A, O, C, Asia1, SAT1, SAT2, SAT3)과 100개 이상의 혈청형을 가지고 있습니다.10 준종 떼로 인해 매년 많은 새로운 변종도 등장합니다. 7가지 혈청형에 의해 유도된 교차 면역은 없습니다. 또한 동일한 혈청형의 다양한 아형 사이에는 부분적인 교차 면역성만 있습니다.11 FMDV의 다양성과 다형성으로 인해 FMD의 예방과 통제가 매우 어려워졌습니다.10 서로 다른 혈청형의 P12A 및 3C 단백질을 발현하는 아데노바이러스 재조합 FMDV는 보호 효과를 보였다.12-14
고전적인 불활성화 백신은 열적 불안정성, 수명이 짧은 면역성, 높은 비용, 야생 균주와의 재조합 위험, 병원성 복귀 등 많은 단점이 있습니다.11,15,16
90년의 연구에도 불구하고 FMD에 대한 무균 및 견고한 면역을 생성하는 효과적인 백신은 없지만 질병은 전 세계의 많은 지역에서 풍토병으로 남아 있습니다. FMD에 대한 백신을 개발하려는 많은 시도는 교차 혈청형 보호가 거의 없고 면역 지속 기간이 불충분하여 무균 면역을 유도하는 데 실패했습니다.17 동물과 그 자연 숙주는 바이러스를 약화시킬 수 있었습니다. 이는 항원과 결합부위 주변에 돌연변이가 선택적으로 축적되기 때문이다.19-21 그러나 양성선택과 준종 떼법에 의한 인자의 복귀는 비풍토 지역에서는 사용할 수 없다.22 DNA와 단백질 기술은 동물에서 명백한 면역 반응을 유도할 수 있는 합성 펩타이드를 활용하여 인테그린 수용체를 변형함으로써 연구를 개선했습니다. 체액 면역을 유도합니다.25 재조합 인터페론(IFN)과 소 인터루킨 18(IL-18)을 보조제로 사용하면 실험실 동물에서 장기 면역이 강화되었습니다.26,27
최근 재조합 생 벡터 DNA 백신은 강력한 세포독성 T 림프구(CTL) 유도제입니다. 및 동물의 세포 면역 반응.
무균 및 장기 면역 유도의 병목 현상 문제는 비구조(NS) 단백질, 특히 3A에 의한 숙주 단백질 트래피킹의 파괴로 방해를 받기 때문에 클러스터 분화 8 양성(CD8 플러스) T 세포 반응을 유발하지 않습니다. 약한 CTL과 바이러스는 동물에서 지속됩니다.31 골수 유래 수지상 세포(DC) 세포사멸을 매개하는 인테그린 수용체는 숙주의 선천 면역을 방해했습니다.32 Guzman et al33 및 Joshi et al34는 증식과 같은 CTL 살해에 대한 대리 반응을 분석했습니다. 또는 CD8 발현 세포에 의한 IFN 생성, 그러나 CTL이 아닌 많은 CD8 플러스 발현 림프구는 자연 살해(NK) 세포 및 감마 델타(δ) T-세포의 하위 집합을 포함하여 IFN을 생성합니다. 35–37
Oh et al38에 따르면, IFN 반응은 챌린지 당일 순환계에서 높은 수준의 바이러스 중화 항체 역가를 보인 백신 접종 소에서 재자극될 수 있으며, 이는 IFN에 의한 백신 유도 보호와 직접적인 관련이 있습니다. - 및 중화 항체. 또한, CD4 + T 세포는 주요 번성 표현형 및 IFN 생성 세포입니다. 그러나, 자연 감염에서는 림프구 감소증이 있었고, 이는 최고 바이러스 혈증 및 혈청 IFN- 반응과 겹치는 반면, 생체 내 형질세포 DC(pDC) 수 및 시험관 내 pDC IFN- 분비는 감염 2일 이내에 잠시 감소했습니다.39 단핵구 유래 DC(MoDC) 및 피부 유래 DC(피부 DC)는 돼지 감염의 급성기에서 억제됩니다.40 또한 FMDV에 의해 미성숙 수지상 세포에서 세포사멸이 유도되었습니다.32 바이러스의 면역 병인을 극복하기 위해 항체 생산과 T 세포 증식을 촉진함으로써 CD8 T 세포에서 더 높은 수준의 CTL 활성 및 IFN 발현이 점막 백신 보조제로서의 합성 올리고뉴클레오티드에 의해 달성되었습니다.41 이 논문의 주요 목적은 FMD 백신 개발 및 무균 및 장기 면역 유도에 대한 도전.
약독화 및 불활성화 백신
비허용 동물 또는 세포 배양에서 연속 계대와 같은 기존의 방법으로 약독화 FMD 생백신을 개선하려는 많은 시도가 있었습니다. 약독화는 소에서 병독성을 잃을 때까지 생쥐, 토끼 및 부화란과 같은 비감수성 종을 계대하여 이루어졌습니다. 세포 배양에서 감염 다중도가 높은 FMDV C-S8c1의 연속 계대 결과 결함 있는 게놈(C-S8p260)이 생성되어 FMDV C-S8c1의 치명적인 공격으로부터 마우스를 완전히 보호하고 단일 용량으로 백신 접종 후 돼지에게 안전합니다. 의 C-S8p260.42 또한 중화항체의 높은 역가를 유도하고 돼지에서 활성화된 T-세포를 유도하였다.42
돼지에서 고병원성 돼지 적응형 O Taiwan 97 분리주의 연속 접촉 전파는 14번째 돼지 계대 후 병독성을 상당히 감소시켰고 16번째 계대 후에는 병독성을 없앴습니다. (1D) 일시적이었습니다. 비허용 숙주에서 FMD 백신을 개발하면 Arg-GlyAsp(RGD) 이외의 다른 세포 수용체를 사용하도록 에이전트를 촉발할 수 있으며, BHK 21 테스트의 플라크 테스트는 바이러스가 손상되지 않은 상태에서 음성으로 나타날 수 있습니다.43 아미노산의 교체 다른 아미노산에 의해 캡시드 서브유닛 근처에 위치한 측쇄는 서브유닛 인터페이스 사이에 새로운 이황화 결합 또는 정전기적 상호 작용을 설정할 수 있으며, 현재 절차를 사용하여 FMD 백신의 백신 균주44의 내열성을 증가시켜 감염에 소모될 수 있도록 예상되거나 시작됩니다. 이상적인 콜드 체인에 덜 의존합니다. FMDV C-S8p260 균주는 두 개의 안전 장벽이 있는 백신 약독화의 기초를 제공할 수 있는 복제 능력뿐만 아니라 분할됩니다.45
대부분의 연구는 2C에서 아미노산 치환을 사용한 동물 모델 FMDV 불활성화가 C-S8c1에서는 검출되지 않았지만 기니피그에 적응된 FMDV의 낮은 비율에 존재했음을 보여줍니다.46 이 아미노산 치환은 기니피그에 적응된 바이러스를 돼지에 재도입하는 것. 이러한 발견은 원래 숙주 종이 재감염되었을 때 인공 숙주에 도입된 소수 변종 바이러스가 어떻게 우세해질 수 있는지를 보여줍니다.47 이러한 양성 선택 및 유사 종 무리 외에도 백신 균주가 병원성 균주로 역전될 수 있습니다. 22
포르말린과 엔도뉴클레아제를 사용하여 바이러스를 불활성화하면 각각 바이러스를 불활성화하고 항원 부위를 분해하지 못합니다.48 BEI(Binary ethyleneimine)도 캡시드의 무결성을 유지하면서 바이러스를 약화시키는 데 사용되었습니다.15,49 BEI- 비활성화된 FMD 세포 수용체인 인테그린은 배양 세포에 부착 및 내재화하는 데 사용되며, 상호작용은 VP1 캡시드 단백질의 GH 루프 내에 위치한 아미노산 잔기에 의해 매개됩니다. 비활성화된 FMD는 인테그린 결합 모티프 RGD에 의해 매개되는 BHK-21로의 마커 단백질과의 공동 위치화에 의해 내재화되었습니다. 또한, BEI-비활성화는 GH 루프의 항원성에 영향을 미치지 않습니다.20,51 BEI 불활성화, 보존된 비리온 구조 및 수용체는 바이러스의 배양 세포로의 내재화를 선호하고 생체 내에서 인테그린 인식에 의해 매개되지만47,52,53 전체 바이러스 정량은 포르말린에 비해 최소 결과를 나타냅니다. 비활성화(65–71.6%), BEI 비활성화는 44.2% .49
돼지 및 기니피그로부터 C형 FMDV를 순차적으로 계대하고 돼지 및 젖먹이 마우스에서 유지하면 아미노산 대체(2C에서 I2483T, 3A에서 Q443R 및 VP1에서 L1473P)가 발생합니다. 인테그린 결합 RGD 모티프 옆에 있는 교체된 아미노산(L1473P)은 다른 세포주에서 바이러스의 성장을 없애고 항원성을 변경했습니다.47 Burman 등20이 수행한 또 다른 연구에서는 RGD에서 단일 아미노산 변화가 플러스 1 및 RGD 플러스 4 사이트는 v 6 또는 v 8에 의해 촉진되는 바이러스 부착 및 감염을 억제하지만 바이러스는 세포 부착에 v 3을 활용합니다. 결합 부위에서 메티오닌 또는 아르기닌으로의 대체는 v 6에 대한 효과적인 억제제입니다. 지점 RGD 플러스 1 및 RGD 플러스 4에서 2개의 류신 잔기는 RGD에 대한 C 말단 바로 구조에 의존하는 결합을 안정화시켰습니다.20,54 v 6은 특징이며 세포 수용체와의 안정한 복합체는 상당한 FMDV 높은 전염성을 생성할 것으로 예상되었습니다.21
RGD 플러스 1 및 RGD 플러스 4 위치에서 첫 번째 및 네 번째 위치에서 루신으로 알라닌 치환은 바이러스 결합 및 v 6 또는 v 8에 대한 바이러스 부착을 억제합니다. 그러나 바이러스는 세포 진입을 위해 v 3을 이용합니다.20 반면 세포 배양에 적응된 균주는 대체 수용체로 헤파란 설페이트 프로테오글리칸(HSPG)을 사용합니다. 그들의 엑토도메인과 인테그린의 리간드 결합 상태의 확인은 바이러스에 대한 향성(tropism)에 중요한 요소입니다.54
헤파란 설페이트 결합 바이러스는 DC를 효과적으로 내재화했지만 림프구에 항원을 제시하지 않아 FMDV 특이적 IgG 반응을 유도하지 못했습니다.55 독점 요구 사항.
숙주 체액성 면역 반응에 의해 가해지는 선택적 압력은 항원성 FMDV 변이체의 선택 및 안정화 모두에서 중요한 역할을 하며, 이는 세포 친화성의 변경을 초래합니다. 시험관 내 시험에서 준중화 상동 혈청의 존재 하에 FMDV를 병렬로 계대하면 돌연변이가 유지되는 것으로 나타났습니다.56 그러나 세포 수용체 결합 부위에 SGD 서열을 포함하는 FMD 유형 A24의 증식을 소에 접종했습니다. , 바이러스는 BHK-21 세포에서 잘 자라지 않았고 소 V 6 인테그린(BHK3 V 6)을 발현하는 BHK-21 세포에서 번식하는 동안 서열이 안정적으로 유지되었으며, 실험적으로 접종된 소와 접촉했습니다. .56
소의 2개의 독립적인 전달 사슬에서 FMDV의 BHK-21- 세포 적응(헤파란 황산염 결합) 변종에 대한 순차적 계대로 인해 게놈 변화가 있습니다. VP1 356에 아미노산 돌연변이가 있는 야생형 변이체가 생체 내 바이러스 복제를 위해 신속하게 선택되었습니다.57
결실 유전자는 시험관 내에서 바이러스 복제에 결정적이지 않은 NS 단백질을 암호화하여 생약독화 백신을 생성하는 대체 기술입니다. 그러나 백신으로 유용하기 위해서는 이 결실 바이러스가 민감한 동물에서 여전히 복제할 수 있어야 합니다. 일반적으로 제한된 수의 부위에서 돌연변이를 도입하는 고전적인 약독화 방법과 비교할 때 이 접근법의 장점은 독성으로 되돌아갈 위험이 상당히 감소하고58 NS 단백질이 강력한 T 세포 에피토프라는 점입니다.59
그 효과는 항원 부위에 일부 아미노산이 대체된 유전적으로 변형된 FMDV 백신 균주에서 나타났습니다. 야생 바이러스와 유사한 성장 특성으로 동물을 도전으로부터 완전히 보호하는 것으로 입증되었지만 시험관 내에서 복제할 수 있는 능력이 있습니다.60
응급 더블 오일 보조제 FMD 백신은 바이러스 혈증 및 바이러스 음영의 감소를 보였고 임상 징후를 보이지 않았습니다. 백신 접종 동물에서 IL-6, IL-8 및 IL-12의 일관된 검출이 있었습니다.61 다른 사이토카인 IL-1, IL-2, TNF , TGF 및 인터페론은 검출되지 않았으며; 이것은 백신이 FMD에 대한 단기간 보호와 관련된 T 림프구 활성의 전신적 상승뿐만 아니라 전신 염증 반응을 유도하지 않았음을 나타냅니다.61
재조합 인간 IL-2은 뮤린 모델 FMD 백신의 강력한 체액성 면역 유도제입니다.62 백신 접종된 동물은 7-8개월 동안 혈청전환 양성을 유지하고 전신 수준의 사이토카인(IL-6, IL{{5 }} 및 IL-12)은 예방접종 후 증가했습니다.63
빈 바이러스 캡시드
바이러스 유사 입자(VLP)라고도 알려진 빈 바이러스 캡시드는 손상되지 않은 바이러스에서 발견되는 면역원성 부위의 전체 레퍼토리를 포함하지만 감염성 핵산이 부족하고 바이러스의 합성, 가공 및 조립에 필수적인 바이러스 게놈의 클로닝을 포함합니다. 구조 단백질을 빈 바이러스 캡시드로 변환합니다(P1-2A 및 3Cpro 코딩 유전자, 그림 1).64 빈 캡시드는 세포 배양에서 시험관 내에서 자연적으로 생성되며 항원적으로 유사하며 면역원성입니다.65
빈 캡시드 백신의 사용은 백신 생산에서 바이러스의 사용을 피하고 에피토프의 형태를 보존하기 때문에 유망한 후보입니다.45 또한 바이러스의 복귀 및 야생 균주와의 재조합 위험이 없습니다. 무혈청 현탁액 성장 포유류 세포는 FMDV 재조합 빈 캡시드의 일시적 유전자 발현(TGE)에 사용되었습니다.66 현재 사용 가능한 기술을 사용하면 감염 또는 회복기 동물에서 백신 접종을 식별하는 것이 쉽습니다.67-69
서브유닛 백신
서브유닛 백신은 배양 배지에서 최소량의 비바이러스 항원을 화학적으로 추출하거나 생물학적으로 발현하여 수확한 바이러스 항원을 포함합니다.70 연구자들은 VP1이 1970년대에 상당한 표면 노출이 있었던 FMDV 캡시드 단백질 중 하나임을 밝혔습니다. , 구조 바이러스학의 최근 발전.71
약독화된 백신을 만들기 위한 최근의 시도에서 게놈의 일부를 돌연변이시키거나 VP1의 단백질 코딩 영역을 없애기 위해 유전 공학이 사용되었습니다. 재조합 DNA를 사용하여 FMDV가 제거된 VP1의 RGD 수용체 결합 부위가 있는 바이러스를 제작했습니다.72 7-에서 10-일 된 마우스 또는 돼지에서 이 바이러스는 세포에 부착할 수 없었고 감염을 유도한다.73
FMDV의 VP1 캡시드 단백질과 VP1의 카르복시-말단 영역은 B 세포 에피토프에 해당하는 면역원성이 높은 G-H 루프를 가지고 있습니다. FMDV 혈청형 O의 바이러스 코팅 단백질(VP1)의 영역(잔기 141~158)으로 구성된 화학적으로 합성된 펩타이드는 높은 수준의 중화 항체를 유발하고 소를 감염성 바이러스의 피부내 접종으로부터 보호합니다. –H 루프는 체액성 면역 반응을 유도합니다. VP1은 또한 초가변 영역과 면역원성 부위를 포함합니다. 그 부위를 이용하는 것은 광범위한 면역원성의 기초가 될 것입니다.74
IFN을 유전자 보조제로 통합하면 임상 징후 및 바이러스혈증 발병이 지연되었습니다.75 FMDV Asia 1의 P1-2A 및 3C 프로테아제를 암호화하는 재조합 누에 바쿨로바이러스는 특정 항체를 생성할 수 있었습니다. 백신을 접종한 동물에서 독성 상동 바이러스로 공격한 후 보호되었으며 임상 징후가 완화되고 지연되었습니다.64
혈청형 A FMDV(Ad5A24)의 P1 및 3C 코딩 영역을 포함하는 결함 있는 아데노바이러스 5(Ad5)의 단일 용량이 유도되어 항체를 중화하고 돼지를 동종 공격으로부터 보호했습니다.76 그러나 세포 면역 암에 대한 영향은 조사되지 않았습니다. .
빈 A-혈청형 캡시드의 백시니아 바이러스 및 배큘로바이러스 구동 발현 모두에 대해; 합리적으로 설계된 돌연변이를 포함하여 진핵 세포에서 안정성이 향상되었습니다.77 백신 항원을 생산하는 이 방법은 생산 비용, 감염 위험 및 내열성 백신 측면에서 현재 기술에 비해 몇 가지 장래성 있는 이점이 있습니다.45
캡시드 단백질(P1-2A 및 돌연변이된 바이러스 3C 프로테아제)을 발현하는 인간 아데노바이러스 유형 5 벡터는 BALB/c 마우스에서 유도된 상당한 체액성, 세포성 및 점막 면역을 부여합니다. 기니피그의 예방접종은 도전에 대해 기니피그를 100% 보호하는 실질적인 중화 항체 및 항-FMDV 면역글로불린 A(IgA) 항체를 유도했습니다.78
캡시드 단백질(P1/3C)(그림 1)을 발현하는 재조합 개 아데노바이러스 2형(CAV2)은 기니피그에서 강력한 체액성 면역 반응을 유발할 수 있었습니다. 그러나 canine adenovirus type 2 (CAV2)-발현 VP1 단백질은 기니아 피그나 마우스에서 지속적인 항체 반응을 이끌어내지 못했습니다.79
사이토메갈로바이러스 인핸서 코딩 A24-2B(Ad5-CI- A24-2BC)를 포함하는 아데노바이러스 5로 백신접종된 돼지는 7-14dpv까지 최고 중화 항체 반응을 확립했고 7 dpi.14 변형된 사이토메갈로바이러스 프로모터는 벡터의 효능을 강화하고 세포 배양에서 세포 감염을 증가시키기 위해 진행되었으며, 백신을 투여받은 그룹은 챌린지 후 완전히 보호되었습니다.14
cytomegalovirus 즉시 초기 인핸서(CMV-IE)를 프로모터로 복제한 FMDV baculovirus의 재조합 캡시드 단백질과 T 세포 에피토프가 있는 T 세포 면역원 코딩 영역을 쥐에 근육 내 접종하면 효과적으로 중화 항체와 감마 인터페론이 유도되었습니다. IFN- ).80 P1- 2A 및 3C 코딩 영역 누에 번데기(Bombyx mori)에서 발현된 FMD 혈청형 A는 높은 역가의 특정 항체를 유도할 수 있었고 악성 동종 바이러스 공격으로부터 완전히 보호되었습니다.81
다중 항원성 펩타이드 시스템은 FMD 백신 항원의 단일 선형 펩타이드에 비해 면역원성이 높습니다.82 합성 덴드리머 펩타이드는 주요 FMDV 항원성 B 세포 항원 부위[VP1(140-158)]의 2개 복제본을 가지고 있으며, 공유결합으로 연결되어 있습니다. 비구조 단백질 3A[3A(21-35)]의 이형 T 세포 항원 부위에 바이러스 공격으로부터 돼지를 보호하는 것으로 나타났습니다.83 이형 및 고도로 보존된 FMDV 3A를 재생하는 덴드리머 펩타이드(21-35) T 세포 에피토프는 또한 중화 항체와 IFN 반응을 개선했습니다.84 B2T 백신을 접종한 돼지의 70%에서 면역 후 25일째에 바이러스 감염 시 질병의 임상 징후가 없는 완전한 보호가 관찰되었습니다.84
DNA 백신
뇌심근염 바이러스(EMCV) 내부 리보솜 진입 부위(IRES)가 삭제되었고 eIF46,85의 단백질 분해에 의한 세포 차단에 관여하는 L 유전자가 제거되었으며 발현 효율을 증가시키는 것으로 밝혀진 EMCV IRES는 P1 시퀀스의 업스트림에 삽입되었습니다.86 DNA 백신 코딩 P1-2A 및 GM-CSF를 보조제 유도 강력한 FMDV 특이적 중화 항체 및 사이토카인 IL-8 및 돼지의 IFN 생산.87
VP1(아미노산 서열 133–156)-3A(아미노산 서열 11–40) 및 VP4(20–34)의 세 가지 주요 B 및 T 세포 FMDV 에피토프에 해당하는 바이러스 미니 유전자를 기반으로 하는 DNA 백신 챌린지 시점에 특정 항체가 없는 상태에서 마우스를 보호합니다.88
FMDV DNA 백신의 비강내 투여; 키토산을 전달 수단으로 사용하고 IL-15을 분자 보조제로 사용하면 높은 수준의 T 세포 증식, CTL 반응, 및 CD4 플러스 및 CD8 플러스 T-세포 모두에서 IFN-의 발현. 73
유전적 보조제로서 VP1 및 IL9를 발현하는 플라스미드로 백신접종되고 항세포사멸 메커니즘이 촉발된 마우스는 강한 체액성 반응, CD8 + T-세포에서 높은 수준의 IFN- 및 퍼포린을 발달시켰지만 IL{{6} } 이 T 세포에서. IL-9은 Beclin 유전자의 발현을 상향 조절하고 T 세포의 세포사멸을 방지했습니다.89
또 다른 연구에서는 분자 보조제로 사용되는 인터루킨-6 및 IFN-을 발현하는 VP1 DNA 백신이 항원 특이적 세포 매개 반응을 개선한 것으로 나타났습니다. 또한 높은 역가의 IgG2a/IgG1, IFN-, IL-4 및 수지상 세포 성숙을 유도했습니다.90
DNA 백신 인코딩에서 IL{0}}을 유전적 보조제로 사용하여 다중 에피토프를 포함하는 2개의 FMDV VP1 에피토프(아미노산 잔기 141-160 및 200-213)는 돼지에서 FMD에 대한 T 세포 증식 및 중화 항체를 유도해야 합니다. IL-2을 유전자 보조제로 사용.91,92
P1-2A3C3D를 인코딩하는 항 FMDV DNA 백신 플라스미드와 돼지 'TNF 계열에 속하는 B 세포 활성화 인자'(BAFF)를 발현하는 플라스미드로 면역화된 돼지는 B 세포 성숙 활성화 및 면역글로불린 클래스 전환을 촉진했습니다.93
정기적인 부스팅이 포함된 복제 기반 DNA 백신은 FMDV에 대한 효율적인 백신 전략을 제공했습니다.94 DNA 백신에 다양한 항원 표적을 통합하는 것은 단일 백신 제제에서 항원 칵테일을 만드는 완벽한 방법입니다. 구제역 바이러스(FMDV), 가성광견병 바이러스(PRV) 및 고전적 돼지 열병 바이러스(CSFV)의 항원을 암호화하는 세 가지 플라스미드로 마우스를 면역화한 결과 유망한 결과가 나타났습니다.95
접종된 돼지 IgG 유전자의 신호 서열을 포함하는 FMDV를 발현하는 DNA 플라스미드로 기니피그를 근육내 접종하면 중화 항체 반응이 나타났고 부스팅 후 비장 세포 증식이 증가했지만 동물은 바이러스 공격으로부터 보호되지 않았습니다.96
VP1의 135-167번 부위와 1번 부위의 T-세포 에피토프와 B-세포 에피토프를 암호화하는 DNA 백신은 141-160개 영역(G-H 루프)과 FMDV O형 VP1의 카르복실 말단을 포함하여 강력한 세포 면역 반응을 유도했습니다. T-세포 증식 분석을 사용하여 관찰한 바와 같습니다.97
캡시드 단백질을 암호화하는 FMDV DNA 백신, 비히클로 양이온성 PLGA(폴리(락타이드-코-글리콜라이드) 및 유전자 보조제로서 소 IL-6의 비강 전달은 예방접종된 동물에서 향상된 점막 및 전신 면역 반응을 보여주었습니다.98
캡시드 단백질(P1-2A, 3C 및 3D)을 발현하는 DNA 백신(P1-2A, 3C 및 3D)은 pGM-CSF로 프라이밍되고 비활성화된 FMDV 항원으로 부스트되어 백신접종된 돼지에서 상당한 수준의 교차 혈청형 반응성을 보여주었습니다. 바이러스 중화 및 ELISA 시험에서 A, C 및 Asia1에 대해 유의한 수준의 교차 혈청형 반응성이 보고되었다.99 그러나 VP1 단백질을 발현하고 FMDV의 5'UTR을 표적으로 하는 안티센스 RNA를 생산하는 DNA 백신은 백신 접종된 생쥐.72
IL-15(분자 보조제)과 함께 VP1을 발현하는 DNA 백신은 높은 수준의 항원 특이적 T 세포 증식, 세포독성 T 림프구에 의해 입증된 바와 같이 점막 분비 IgA 및 혈청 IgG 및 세포 매개 면역(CMI)을 강화했습니다. (CTL) 반응, 비장 및 점막 부위에 정보를 제공하는 CD4 플러스 및 CD8 플러스 T 세포 모두에서 IFN-의 높은 발현.73
재조합 백신은 숙주 Ig 슈퍼패밀리를 재조합하여 만들어지며 바이러스 에피토프는 백신 접종된 동물의 체액 및 세포 면역 반응을 개선했습니다. RNA 백신은 강력한 IgG 클래스 스위치이며, 이에 더해 백신 접종된 마우스에서 높은 역가의 IgM도 관찰되었습니다.100 FMDV의 에피토프를 포함하는 플라스미드 DNA는 마우스에서 이상적인 조직 분포를 보입니다.101
오래 지속되는 면역 유도의 과제
다양한 혈청형의 FMDV로 감염한 후 T-림프구 아집단, 기능적 역량 및 풍부도에 상당한 변화가 있습니다.102 감염 후 48시간(pi)까지 boCD4 plus 및 boCD8 plus T 세포의 하향 조절이 있습니다. 그러나, boWC1 + T-세포의 하향 조절은 FMDV 혈청형 O에서 최대 48hp까지 관찰됩니다. 백신 접종된 동물의 림프구는 FMDV에 노출된 후 boCD4 + , boCD8 + 및 boWC1 + T-세포의 상당한 상향 조절을 입증했습니다. 102
자연 감염 후, CD4 플러스 및 CD8 플러스 T-세포의 일시적인 면역 억제를 초래하는 질환의 상이한 과정에서 상이한 림프구에서 3A-NS 단백질 발현의 상당한 증가가 있다. 34
NS 단백질, 특히 3A에 의한 숙주 단백질 트래피킹의 파괴는 완전히 파괴되므로 CD8 + T 세포 반응을 유도하지 않습니다.31 약한 CTL로 인해 바이러스는 동물에서 지속되었습니다. 인테그린 수용체는 숙주의 선천적 면역을 방해하는 골수 유래 DC 세포사멸을 매개합니다.32 숙주 면역을 방해하는 또 다른 중요한 현상은 고도로 보존된 도메인인 Lbpro로 유형 활성화에서 주요 신호 분자의 유비퀴틴화를 억제함으로써 중요한 역할을 합니다. I RIG-I(retinoic acid-inducible gene I), TBK1(TANK-binding kinase 1), TRAF6(TNF receptor-associated factor 6) 및 TRAF3와 같은 IFN 반응.103 이것은 IFN의 즉각적이고 초기 개시 수준을 감소시킵니다. mRNA 및 IFN 자극 유전자 산물.102 또한 3Cpro는 골지 내 수송에 필요한 단백질을 분해하여 골지 내 수송을 차단합니다.
Guzman et al33 및 Joshi et al34는 보고된 CD8 발현 세포에 의한 IFN의 증식 또는 생성과 같은 CTL 살해에 대한 대리 반응을 분석했지만, NK 세포 및 δ T의 하위 집합을 포함하여 IFN을 생성하는 CTL이 아닌 많은 CD8 플러스 발현 림프구가 보고되었습니다. -세포. 35–37,39,104
챌린지 10일 후 Ad5-FMDV-3C로 평가한 CTL의 활동은 부스트 수준과 비교하여 챌린지 10일 후 CTL 활동이 크게 증가한 것으로 나타났지만 17일 후 기준 수준으로 되돌아갔습니다. 그러나 4일째에 CTL 활동을 평가하려는 시도는 충분한 세포를 확보하지 못했습니다. 이는 FMDV에 의해 유도된 림프구 감소증 및 면역 병리 때문이었습니다. FMD 바이러스의 장기 지속성 감소 외에도 IFN 반응과 백신 유도 보호 사이에는 긍정적인 연관성이 있습니다.38
Oh et al에 따르면38 CD4 + T 세포는 주요 증식 표현형이자 IFN 생성 세포입니다.
FMDV 혈청형과 관계없이 혈청 IFN-는 감염 후 2-3일에 최고조에 달했고 림프구 감소증은 최고 바이러스 혈증 및 혈청 IFN- 반응과 일치했으며 순환 형질세포 수지상 세포(pDC) 수와 시험관 내 pDC IFN- 생산은 48시간 후에 일시적으로 떨어졌습니다. 주입된 FMDV 혈청형이나 영향을 받은 동물의 연령에 관계없이 림프구 또는 pDC의 감염은 발견되지 않았습니다.39
단핵구 유래 DC(MoDC) 및 피부 유래 DC(피부 DC)로부터의 IFN- 생성은 돼지 감염의 급성기 동안 억제됩니다. 이러한 영향은 혈액 내 바이러스 역가 증가와 함께 발생하지만 이러한 세포는 생산적으로 감염되지 않습니다. 흥미롭게도, 입자를 흡수하고 항원을 처리하는 이러한 DC의 용량은 변경되지 않으며, 이는 항원이 입자를 흡수하고 항원을 처리하는 능력에 영향을 미치지 않는다는 것을 보여줍니다.35
결론
위의 문헌과 연구 격차를 바탕으로 다음과 같은 권장 사항을 전달합니다. 세포 내재화, 글리코실화 패턴, 항원 제시 및 기존 백신의 양성 선택(병원성 균주 개발) 메커니즘을 연구해야 합니다. 백신 유도 CD8 + T CMI는 수명이 긴 면역 반응과 교차 보호를 강화합니다. 광범위하게 연구되어야 하는 면역 병인, 지속성 및 CTL 생산에서 δ T 세포 수용체의 역할이 있습니다. 백신 입자 내재화 분석, 항원 제시 및 항원 제시 세포 누화 평가를 위한 유세포 분석기 및 ELISpot ELISA를 사용하는 재조합 단백질.
B 또는 T 세포 에피토프에 대한 측쇄의 영향을 보여줄 새로운 웹 기반 도구를 개발해야 합니다. 실험동물에서는 현저한 인테그린 수용체 차이가 있고, 돼지와 반추동물이 존재하기 때문에 동물모델 감염과 백신 개발 및 효능시험의 활용을 명확히 모색해야 한다. 방대한 수의 바이러스 서열 계산에 에피토프 추측 도구를 통합하여 전체 게놈 CTL 에피토프의 전산 추정 및 후속 생체 내 평가는 오래 지속되는 보호 및 교차 보호 기능을 갖춘 백신을 생산하는 데 큰 이점이 있습니다.
약어
3A, 비구조 단백질; Ad5, 아데노바이러스 5 벡터; 3Cpro, 3C 프로테아제(비구조 단백질); BEI, 이원 에틸렌민; BHK 세포, 아기 햄스터 신장 세포; CD4 플러스, 군집 분화 인자 4 양성; CD8 플러스, 군집 분화 인자 8 양성; cDNA, 상보적 DNA; CTL, 세포독성 T 세포; DC, 수지상 세포; ELISA, 효소 연결 면역흡착 검정법; 구제역, 구제역; FMDV, 구제역 바이러스; GM-CSF, 과립구 및 단핵구 콜로니 자극 인자; IFN-, 인터페론 알파; IFN-, 인터페론 감마; Ig, 면역글로불린; 일리노이, 인터루킨; LTR, 긴 말단 반복; NK세포, 자연살해세포; NS 단백질, 비구조 단백질; P1-2A, 구조 단백질 전구체 유전자; P1-2A3C3D, 바이러스 구조 단백질 전구체 P1–2A 및 비구조 단백질 3C 및 3D; PBMC, 단핵 말초 혈액; RT-PCR, 역전사 폴리머라제 연쇄 반응; SAT, 남아프리카 유형; TGE, 일시적인 유전자 발현; TGF, 종양 성장 인자; TNF, 종양 괴사 인자; Th 세포, T 헬퍼 세포; VP1, 바이러스 단백질 1; δ T 세포, 감마 델타 T 세포.
데이터 공유 선언문
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승인
자료와 재정적인 지원을 해주신 곤다르대학교 연구 및 지역사회 서비스 부총장실에 깊은 감사를 드립니다. 또한 추가적인 시설 지원을 해주신 Gondar 대학의 수의학 및 동물 과학 대학에 감사드립니다.
펀딩
저자는 Gondar 대학, 연구 및 커뮤니티 서비스 부총장실에 감사드립니다.
폭로
저자는 이 작업에 이해 상충이 없음을 선언합니다.
참조
1. Kitching P, Hammond J, Jeggo M, 외. 글로벌 FMD 제어 — 옵션입니까? 백신. 2007;25(30):5660–5664. doi:10.1016/j. 백신.2006.10.052
2. Raza S, Siddique K, Rabbani M 등. 아프토바이러스 혈청형의 4가지 구조 단백질에 대한 미생물 병인 인 실리코 분석에서 중요한 B 및 T 세포 에피토프가 밝혀졌습니다. Microb Pathog. 2019;128 (2018년 8월):254–262. doi:10.1016/j.micpath.2019.01.007
3. Arzt J, Belsham GJ. 구인두액의 전달을 통해 지속적으로 감염된 운반용 소에서 순진한 소로의 구제역 전파. 수의사 세계. 2018;3:318. doi:10.1128/ mSphere.00365-318
4. Arzt J, Pacheco JM, Stenfeldt C. 소에서 악성 및 약독화된 구제역 바이러스의 병인. 수의사 세계. 2017;14:89. doi:10.1186/s12985-017-0758-759
5. Sobhy NM, Bayoumi YH, Mor SK, El-Zahar HI, Goyal SM. 이집트의 구제역 발병: 분자 역학, 진화 및 심장 바이오마커의 예후적 중요성. Int J Vet Sci Med. 2018;6(1):22–30. doi:10.1016/j. 그냥.2018.02.001
6. Senthilkumaran C, Yang M, Bittner H, 외. 구제역 바이러스에 감염된 돼지의 구강액에서 게놈, 항원 및 항체 검출 J Vet Res. 2017;81:82–90.
7. 팔린스키 RM, 버트람 MR. 베트남 남부의 구제역 바이러스 혈청형 O 하위 계통 Ind2001e의 첫 번째 게놈 서열. Microbiol Resour 발표. 2019;8: e01424–18. doi:10.1128/mra.01424-1418
8. Pulido MR, Sobrino F, Borrego B, 외. 약독화된 구제역 바이러스 RNA는 3' 비암호화 영역에서 결실을 가지고 있어 돼지에서 면역성을 이끌어낼 수 있습니다. J 비롤. 2009;83(8):3475–85. doi:10.1128/JVI.01836-08
9. Saravanan P, Iqbal Z, Selvaraj DPR, Aparna M, Umapathi V. 구제역 오일 보조 백신의 146S 함량 결정을 위한 화학적 추출 방법 비교. J Appl Microbiol. 2019;1(Rueckert 1985):1–9. 도이:10.1111/jam.14465
10. 자말 SM, 벨샴 GJ. 구제역: 과거, 현재, 미래. 수의사 해상도 2013;44(1):1–14. doi:10.1186/1297-9716- 44-116
11. Robinson L, Knight-Jones TJ, Charleston B 등. 글로벌 구제역 연구 업데이트 및 격차 분석: 7 - 병인 및 분자 생물학. Transbound Emerg Dis. 2016;63(1):63–71. doi:10.1111/tbed.12520
12. Sreenivasa BP, Mohapatra JK, Pauszek SJ 등. 구제역 바이러스의 인도 백신 계통의 캡시드 단백질을 발현하는 재조합 인간 아데노바이러스-5는 소에서 효과적인 항체 반응을 유도합니다. 수의사 미생물. 2017;203:196–201. doi:10.1016/ j.vetmic.2017.03.019
13. Neilan JG, Schutta C, Barrera J 등. 아데노바이러스 매개 구제역 바이러스 혈청형의 효능 직접 접촉 전파 모델을 사용한 소의 소단위 백신. BMC 수의사 해상도. 2018;14(1):1–9. doi:10.1186/s12917-018- 1582-1
14. Pena L, Pires M, Koster M 등. 구제역 바이러스 빈 캡시드 소단위 항원을 비구조 단백질 2B와 함께 전달하면 돼지 보호가 향상됩니다. 백신. 2008;26(45):5689–5699. doi:10.1016/j.vaccine.2008.08.022
15. Barteling SJ, 카심 NI. 이성분 에틸렌이민과 포름알데히드의 조합으로 구제역 바이러스와 엔테로바이러스를 매우 빠르고 안전하게 불활성화합니다. 데브 바이올(바젤). 2004;119:449–455
16. Rweyemamu MM, Umehara O, Giorgi W, Medeiros R, Neto DL, Baltazar M. 구제역 바이러스 캡시드의 무결성에 대한 포름알데히드 및 이원 에틸렌이민(BEI)의 효과. Rev Sci Tech. 1989;8(3):747–764. doi:10.20506/rst.8.3.425
17. 패치 JR, Kenney M, Pacheco JM, Grubman MJ, Golde WT. 구제역 바이러스 감염 및 예방접종 후 세포독성 T 림프구 기능의 특성 규명. 바이러스 면역. 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. 약독화 및 비활성화 백신의 특징을 결합한 결함 게놈을 기반으로 한 새로운 백신 설계. 플로스 원. 2010;5(4):1–11. doi:10.1371/ journal.pone.0010414
19. Núñez JI, Baranowski E, Molina N 등. 비구조 단백질 3A의 산 치환은 기니피그에 대한 구제역 바이러스의 적응을 매개할 수 있습니다. J 비롤. 2001. doi:10.1128/JVI.75.8.3977-3983.2001
20. Burman A, Clark S, Abrescia NGA 등. v 6 인테그린에 대한 구제역 바이러스의 VP1 GH 루프의 특이성. J 비롤. 2006;80(19):9798–9810. doi:10.1128/JVI.00577-06
21. Dicara D, Burman A, Clark S, 외. 구제역 바이러스는 주요 수용체 인 integrin v 6과 함께 매우 안정적인 EDTA 내성 복합체를 형성합니다. J 비롤. 2008;82(3):1537–1546. doi:10.1128/JVI.01480-07
22. Domingo E, Sheldon J, Perales C 등. 바이러스 유사종의 진화. Microbiol Mol Biol Rev. 2012;76(2):159–216. doi:10.1128/MMBR.05023-11
23. Mckenna TS, Lubroth J, Rieder E, 외. 수용체 결합 부위 삭제 구제역(FMD) 바이러스는 구제역으로부터 소를 보호합니다. J 비롤. 1995;69(9):5787–5790. doi:10.1128/ jvi.69.9.5787-5790.1995
24. Dimarchi R, Brooke G, Gale C, Cracknell V, Doel T, Mowat N. 합성 펩티드에 의한 구제역에 대한 가축 보호. 과학. 1986년; 232:639–641. doi:10.1126/science.3008333
25. Gómez N, Salinas J, Escribano JM 등. VP1이 형질전환 식물에서 발현된 구제역 바이러스에 대한 보호 면역 반응 형질전환 식물에서 VP1이 발현된 구제역 바이러스에 대한 보호 면역 반응. J 비롤. 1998;72:2–5.
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