به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، یک مطالعه اخیر منتشر شده در نشریه  Nature Immunology نشان داد که نانوذرات داربست اپی‌توپ هدف‌گیری ژرمینال، پیش‌سازهای آنتی‌بادی خنثی‌کننده نادری (bnAb) را علیه ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV) ایجاد می‌کنند.

پیش زمینه

حفاظت گسترده واکسیناسیون در برابر ویروس‌های دارای تنوع آنتی‌ژنی، مانند بتا کرونا، ویروس هپاتیت C، ویروس آنفولانزا و HIV  به bnAbs در برابر اپی توپ‌های حفاظت‌شده روی گلیکوپروتئین‌های غشایی متغیر نیاز دارد. در حالی که bnAbs مونوکلونال برای این ویروس‌ها شناسایی شده است، استراتژی‌هایی برای استخراج bnAbs با ویژگی‌های اتصال از پیش تعریف شده و ویژگی‌های ژنتیکی مورد نیاز است. در طراحی واکسن هدف‌گیری زایا، ایمونوژن اولیه پاسخ‌هایی را از سلول‌های نادر پیش‌ساز bnAb با ویژگی‌های ژنتیکی مورد نیاز برای توسعه bnAb ایجاد می‌کند. پس از پرایمینگ، تقویت متوالی با ایمونوژن‌های مشابه گلیکوپروتئین‌های بومی می‌تواند بلوغ سلول‌های B را برای تولید bnAbs در برابر اپی توپ هدف هدایت کند. این رویکرد برای bnAbs کلاس VRC01 برای محل اتصال CD4 پاکت HIV در انسان نشان داده شده است. با این حال، بیشتر bnAbs‌های کلاس VRC01، تعاملات غالب تعیین کننده مکمل زنجیره سنگین منطقه 3 (HCDR3) را نشان می‌دهند. bnAbs غالب HCDR3 در برابر ناحیه خارجی غشایی پروگزیمال (MPER) پروتئین پوششی HIV (Env) بسیار مهم خواهد بود زیرا چنین bnAbs (مانند DH511، LN01 و 10E8) دارای وسعت خنثی سازی بالایی هستند.

مطالعه و یافته‌ها

در مطالعه حاضر، محققان نانوذرات داربست اپی توپ هدف‌گیری ژرمینال را برای القای پاسخ‌های bnAb-پیش‌ غالب کلاس HCDR3 ایجاد کردند. ابتدا، آن‌ها یکی از داربست‌های اپی توپ در MPER، یعنی T117v2 را برای بهینه سازی انتخاب کردند. داربست اتصال قوی به 10E8 بالغ نشان داد اما در اتصال به دیگر پیش سازهای کلاس 10E8 شناسایی شده در جستجوی پایگاه داده توالی یابی نسل بعدی (NGS) (پیش سازهای NGS) شکست خورد. در مرحله بعد، این تیم به دنبال توسعه ایمونوژن‌هایی بر اساس T117v2 با ویژگی‌های زیر بود - میل ترکیبی ≥ 10 میکرومولار به اجداد مشترک 10E8 (UCA) و پیش‌سازهای NGS، گرادیان میل ترکیبی برای آنتی‌بادی‌های کلاس 10E8، نمایشگر چند ظرفیتی روی ناهمواری تک‌ظرفیتی، و سایت‌های گلیکوزیلاسیون N-پیوندیده شده است. بر این اساس، بهینه‌سازی مکرر اتصال T117v2 به 10E8 استنباط زایا، پیش‌سازهای NGS و UCA یک سری از ایمونوژن‌ها (10E8-GTs) را به همراه داشت. این داربست‌های 10E8-GT از طریق همجوشی با نانوذرات خود مونتاژ شده از باکتری‌های‌هایپرترموفیل چندمریزه شدند. سایت‌های گلیکوزیلاسیون N-linked به سطوح داربست اضافه شدند تا پاسخ‌های خارج از هدف را کاهش دهند. این داربست‌ها MPER را در ساختار 10E8 تثبیت کردند و HCDR3های کلاس 10E8 شبیه برهمکنش‌های 10E8-گلیکوپروتئین 41 (gp41) را درگیر کردند. سپس، این تیم توانایی یک گیرنده سلول B (BCR) ساده را برای پاسخ به ایمونوژن‌های 10E8-GT ارزیابی کردند.  به طور متوسط، 10E8-GT12، 10E8-GT10.1، و 10E8-GT9.2 به 0.7 درصد ، 0.8 درصد و 0.05 درصد  از سلول‌های B ساده (از اهداکنندگان سرم منفی HIV) متصل شدند. از این سلول‌های اتصال داربست اپی توپ، 97 درصد 94 درصد و 81 درصد به 10E8 اپی توپ ناک اوت نسخه (KO) سازه‌های مربوطه 10E8-GT متصل نشدند و BCR‌های اپی توپ خاص نامیده شدند. توالی یابی BCR نشان داد که BCR‌های اختصاصی اپی توپ برای HCDR3‌های طولانی و موتیف اتصال (YxFW) در HCDR3 در مقایسه با مجموعه داده‌های کنترل مرتب نشده غنی شده بودند. در مجموع، 16 درصد ، 23 درصد و 18 درصد از BCR‌های اختصاصی اپی توپ به ترتیب با 10E8-GT12، 10E8-GT10.1، و 10E8-GT9.2 مرتب شده اند که معیارهای HCDR3‌های کلاس 10E8 را برآورده می‌کنند. سپس، محققان آنتی‌بادی‌های مونوکلونال (mAbs) را از سلول‌های B سنتز کردند که با 10E8-GT12، 10E8-GT10.1، یا 10E8-GT9.2 دسته‌بندی می‌شدند و دارای HCDR3های کلاس 10E8 یا غیر کلاس 10E8 بودند. آن‌ها دریافتند که 60 (از 70) mAbهای 10E8 مانند میل به کاوشگر مرتب سازی مربوطه خود دارند. آزمایش‌های اضافی نشان داد که داربست‌های 10E8-GT به‌طور انتخابی با BCR‌های ساده با HCDR3های کلاس 10E8 درگیر می‌شوند و آن‌ها را با شباهت‌هایی متصل می‌کنند که فعال‌سازی سلول‌های B را در داخل بدن مؤثر می‌سازد. در مرحله بعد، تیم بررسی کردند که آیا ایمونوژن‌های 10E8-GT باعث ایجاد پاسخ‌های کلاس 10E8 در موش‌هایی با پیش سازهای متنوع کلاس 10E8 می‌شوند یا خیر. برای این منظور، موش‌های hD3-3/JH6 توسعه یافتند که در آن‌ها بخش‌های JH1-JH4 و DQ52 موش به ترتیب با بخش‌های JH6 و DH3-3 انسانی جایگزین شدند. این موش‌ها با پروتئین‌های کمکی 10E8-GT10.2 12mer، 10E8-GT12 24mer، 10E8-GT12 12mer، نانوذرات لیپیدی mRNA (LNP) با کدگذاری 10E8-GT12 24-KOE یا کنترل 190-GT12، و یا کنترل شدند. شش هفته بعد، BCR‌های اختصاصی ایمونوژن سلول‌های IgM-B ایمونوگلوبولین D (IgD-) تعیین توالی شدند. همه ایمونوژن‌ها، به جز شاهد، HCDR3s کلاس 10E8 را استخراج کردند و برای موتیف YxFw و HCDR3s طولانی غنی شدند.همه موش‌های ایمن شده با 10E8-GT12 12mer یا 10E8-GT10.2 12mer و 11 موش ایمن شده با 10E8-GT12 24mer دارای HCDR3‌های کلاس LN01 بودند. بنابراین، 10E8-GT12 به‌عنوان پاسخ‌های ناشی از پروتئین یا LNP از پیش سازهای کلاس 10E8 و LN01 در داخل بدن مختلف و با نرخ ارائه شد. در مرحله بعد، محققان ماکاک‌های رزوس را با 12mer 10E8-GT10.2 و ادجوانت ساپونین/مونو فسفوریل A لیپید A (SMNP) از طریق یک رژیم افزایش دوز به مدت 14 روز ایمن کردند. ماکاک‌های کنترل، تریمر HIV-1 Env تثبیت شده فاقد MPER را دریافت کردند. پاسخ‌های قوی سلول‌های CD71+CD38- B در مراکز ژرمینال (GCs) تا هفته 10 مشاهده شد. نکته قابل‌ توجه، 10E8-GT10.2 12mer پاسخ‌های GC ویژه‌اپی توپ قوی را برانگیخت. ماکاکوهای ایمن‌شده با 10E8-GT10.2 12mer دارای HCDR3های کلاس 10E8 در CD71+CD38-GCs و سلول‌های B حافظه IgD-CD20+ در خون محیطی بودند. در مقابل، یک HCDR3 مشابه 10E8 در بیش از 9000 BCR از کنترل‌ها شناسایی شد. در نهایت، محققان اتصال آنتی بادی‌های پس از پرایم را به 10E8-B1، یک داربست اپی توپ کاملاً بومی‌با یک جهش (برای حلالیت) ارزیابی کردند. 10E8-B1 برای اعضای اولیه تبار 10E8 فاقد میل ترکیبی بود اما برای 10E8 بالغ میل ترکیبی بسیار بالایی داشت. 10E8-B1 به 10 درصد از آنتی بادی‌های کلاس 10E8 القا شده توسط نانوذرات 10E8-GT و 25 درصد از آنتی بادی‌های اولیه شده توسط 10E8-GT10 12mer متصل می‌شود.

نتیجه گیری

محققان از طریق هدف گیری مولفه، داربست اپی توپ و نانوذرات، ایمونوژن‌ها را توسعه دادند. ایمونوژن‌ها به طور مداوم پیش سازهای HIV bnAb کلاس 10E8 را در دو مدل موش و ماکاک رزوس استخراج کردند. بنابراین، یافته‌ها نشان می‌دهند که داربست‌های اپی‌توپ می‌توانند برای تحریک پاسخ‌هایی از پیش‌سازهای نادر bnAb و انتخاب برای بلوغ مطلوب طراحی شوند. در مجموع، محققان نانوذرات 10E8-GT را به عنوان ایمونوژن اولیه واکسن MPER معرفی کردند. داربست‌های اپی توپ به پیش سازهای ساده bnAb متصل شده و از خون محیطی انسان جدا شدند. علاوه بر این، تحویل mRNA-LNP 10E8-GT12 24mer پاسخ‌های مشابهی را به عنوان ایمن‌سازی پروتئین کمکی SMNP القا کرد و از پتانسیل آزمایش‌های بالینی سریع پشتیبانی کرد.

پایان مطلب./