Razvoj vakcine protiv slinavke i šapa i izazovi u stvaranju dugotrajnog imuniteta: trendovi i trenutne perspektive

sažetak:

Epizodično šapa i šapa (FMD) je izuzetno zarazna virusna bolest stoke uzrokovana rodom virusa bolesti šapa i miša: Aphthovirus, koja izaziva ozbiljan ekonomski uticaj kako na individualne poljoprivrednike tako i na nacionalnu ekonomiju. Mnogi pokušaji da se unapredi vakcina za FMD nisu uspeli da izazovu sterilni imunitet. Klasične metode proizvodnje vakcine nastale su zbog selektivne akumulacije mutacija oko antigenskih i vezivnih mesta. Reverzija agensa pozitivnom selekcijom i rojem kvazi vrsta, upotreba ove metode je neprimjenjiva za primjenu u neendemskim područjima. Hemijsko slabljenje korištenjem binarnog etilenimina (BEI) zaštitilo je integritet kapsida i proizvelo izražen imunitet protiv izazovnog soja.

Bolest slinavke i šapa je virusna bolest koja pogađa imuni sistem životinje. Virus slinavke i šapa može napasti životinjske ćelije, uništiti ćelijske membrane i unutrašnje organe, narušiti imunološku funkciju životinja i učiniti je podložnom infekciji drugim patogenima.

Istovremeno, vakcinacija vakcinom protiv slinavke i šapa može poboljšati imunitet životinja i učiniti ih imunim na virus. Nakon što je vakcinacija uspješna, životinja će proizvoditi antitijela, a kada je ponovo izložena virusu slinavke i šapa, moći će brzo proizvesti imuni odgovor, efikasno sprječavajući virus od daljnje infekcije i izazivanja bolesti. da se dogodi.

Stoga je poboljšanje imuniteta životinja, posebno kroz vakcinaciju protiv FMD, važno sredstvo prevencije FMD. U isto vrijeme, znanstveno upravljanje ishranom i sanitacija, te mjere prevencije epidemije također mogu pomoći u smanjenju širenja virusa i pojave slinavke i šapa. Sa ove tačke gledišta, treba da razmislimo o tome da li ljudsko telo treba da obrati pažnju na poboljšanje imuniteta. Cistanche može značajno poboljšati ljudski imunitet. Cistanche takođe ima antivirusne i antikancerogene efekte, što može ojačati sposobnost imunog sistema da se bori i poboljša imunitet organizma.

Click cistanche tubulosa pogodnosti

Virusni antigeni koji su hemijski sintetizovani ili eksprimirani u virusima, plazmidima ili biljkama isprobani su u vakcinaciji životinja. DNK vakcine koje eksprimiraju strukturne ili nestrukturne proteinske antigene su pokušane da imuniziraju životinje. Upotreba interleukina kao genetskog adjuvansa za DNK vakcine ima obećavajući efekat. Dok izazovi izazivanja sterilnog imuniteta leže u nestrukturnim (NS) proteinima FMDV koji su odgovorni za apoptozu dendritskih ćelija i imaju negativne efekte na limfoproliferativne odgovore koji dovode do prolazne imunosupresije. Nadalje, uništavanje prometa proteina domaćina od strane nestrukturnih proteina potisnulo je CD8 plus proliferaciju T-ćelija. Ovaj pregled je pokušao da se pozabavi višestrukim pristupima za ispitivanje razvoja vakcine i uskim grlima u stvaranju sterilnog imuniteta.

Ključne riječi:

Vakcina protiv FMD, dugotrajan imunitet, sterilni imunitet.

Pozadina

Bolest slinavke i šapa (FMD) je izuzetno zarazna virusna infekcija stoke uzrokovana virusom slinavke i šapa, roda: Aphthovirus i familije Picornaviridae; koji nanosi ozbiljne ekonomske gubitke.1,2 Domaći i divlji kopitari su jako pogođeni FMD.3–5 Protomere 5S spontano proizvode pojedinačni zreli proteini; VP1, VP3 i VP0, od kojih se pet spaja u 12S pentamer. Dok se virusni kapsid 75S formira sastavljanjem 12 pentamera,6,7, za kompletan antigen 146S virusa slinavke i šapa (FMDV) ima vrlo sličnu antigensku specifičnost kao virusni kapsid.8,9 -virus bolesti usta ima širok raspon domaćina, visoku stopu genetske varijacije i velike antigene razlike, i ima sedam serotipova (A, O, C, Asia1, SAT1, SAT2 i SAT3) i više od 100 serosubtipova.10 Zbog roja kvazi vrsta, svake godine se pojavljuju i mnoge nove varijante. Ne postoji unakrsni imunitet izazvan sa sedam serotipova. Postoji i samo djelomični unakrsni imunitet između različitih podtipova istog serotipa.11 Varijabilnost i polimorfizam FMDV-a su učinili prevenciju i kontrolu FMD-a veoma teškom.10 Adenovirusni rekombinantni FMDV koji eksprimira P12A i 3C proteine ​​različitih serotipova ima pokazao zaštitni efekat.12–14

Klasične inaktivirane vakcine imaju mnoge nedostatke, uključujući termičku nestabilnost, kratkotrajni imunitet, visoku cenu, rizik od rekombinacije sa divljim sojevima i reverziju patogenosti.11,15,16

Uprkos 90 godina istraživanja, ne postoji efikasna vakcina koja proizvodi sterilan i čvrst imunitet za FMD, ali bolest ostaje enzootska u velikim delovima sveta. Mnogi pokušaji da se razvije vakcina protiv FMD-a nisu uspjeli da izazovu sterilni imunitet, sa malom zaštitom od unakrsnih serotipova i neadekvatnim trajanjem imuniteta.17 Klasične metode proizvodnje vakcine, poput serijskog prolaska virusa na ćelijsku kulturu,18 u nepermisivnom životinje i njegov prirodni domaćin bili su u stanju da oslabe virus. To je zbog selektivne akumulacije mutacija oko antigenskih i vezivnih mjesta.19–21 Međutim, korištenje reverzije agensa pozitivnom selekcijom i metode rojeva kvazi vrsta neprimjenjivo je za upotrebu u neendemskim područjima.22 DNK i proteinske tehnologije su poboljšale istraživanje modifikujući receptore integrina,23 koristeći sintetičke peptide koji mogu biti u stanju da izazovu eksplicitni imuni odgovor kod životinje.24 Epitopi T-pomoćnih ćelija svojstveni regionu G–H petlje su moćni epitopi B-ćelija koji induciraju humoralni imunitet.25 Upotreba rekombinantnog interferona (IFN) i goveđeg interleukina 18 (IL-18) kao adjuvansa je poboljšala dugotrajni imunitet kod laboratorijskih životinja.26,27

Nedavno su rekombinantne žive vektorske DNK vakcine moćni induktori citotoksičnih T limfocita (CTL),28,29 Da bi se izrazio ovaj efekat kod FMD, neophodan je odgovarajući adjuvans.30 Da bi se ovaj efekat prevazišao, rekombinovanje superfamilije Ig domaćina i epitopa FMD poboljšalo je humoralni i ćelijski imuni odgovor životinje.

Problem uskog grla u izazivanju sterilnog i dugotrajnog imuniteta otežan je uništavanjem prometa proteina domaćina od strane nestrukturnih (NS) proteina, posebno 3A, tako da ne izaziva diferencijaciju klastera 8 (CD8 plus) T-ćelijski odgovor zbog slab CTL i virus perzistira u životinji.31 Integrinski receptori koji su posredovali apoptozu dendritičnih ćelija koštane srži (DC) ometali su urođeni imunitet domaćina.32 Guzman et al. ili proizvodnju IFN ćelijama koje eksprimiraju CD8, ali mnogi limfociti koji eksprimiraju CD8 plus koji nisu CTL proizvode IFN, uključujući ćelije prirodne ubice (NK) i podskupove gama delta (δ) T-ćelija. 35–37

Prema Oh et al,38 IFN-odgovor se može restimulirati kod vakcinisanih goveda koje su pokazale visok nivo titra antitijela koja neutraliziraju viruse u cirkulaciji na dan izazivanja, što ima direktnu vezu sa zaštitom izazvanom vakcinom IFN-om. - i neutralizirajuće antitijelo. Nadalje, CD4 plus T-ćelije su glavni procvat fenotip i ćelije koje proizvode IFN. Međutim, u prirodnoj infekciji, postojala je limfopenija, koja se preklapala sa vršnom viremijom i serumskim IFN-odgovorom, dok su in vivo broj plazmocita DC (pDC) i in vitro pDC IFN- sekrecija nakratko opali u roku od 2 dana od infekcije.39 Proizvodnja IFN-a iz DC-ovi izvedeni iz monocita (MoDC) i DC-ovi izvedeni iz kože (DK-ovi kože) inhibirani su u akutnoj fazi infekcije svinja.40 Postojala je i indukcija apoptoze u nezrelim dendritskim stanicama od strane FMDV.32 Da bi se prevladala imunološka patogeneza virusa povećanjem proizvodnje antitijela i proliferacije T-ćelija, viši nivoi aktivnosti CTL-a i ekspresije IFN-a u CD8 T-ćelijama postignuti su sintetičkim oligonukleotidima kao mukoznim pomoćnim cjepivima.41 Glavni cilj ovog rada je da se sagledaju trendovi u razvoju vakcine protiv FMD-a i izazovi za stvaranje sterilnog i dugotrajnog imuniteta.

Oslabljena i inaktivirana vakcina

Bilo je mnogo pokušaja da se poboljšaju žive atenuirane vakcine protiv FMD konvencionalnim metodama kao što su serijski pasaž u ne-permisivnim životinjama ili ćelijska kultura. Slabljenje je postignuto prelaskom u neosjetljive vrste, kao što su miševi, zečevi i embrionalna jaja dok nije izgubila virulenciju kod goveda. Serijski prolasci FMDV C-S8c1 pri visokoj multiplicitnosti infekcije u ćelijskoj kulturi rezultirali su defektnim genomom (C-S8p260), koji je bio potpuno zaštitni za miševe od smrtonosnog izazova s ​​FMDV C-S8c1 i siguran za svinje nakon vakcinacije jednom dozom. C-S8p260.42 Takođe je izazvao visoke titre neutralizirajućih antitijela i aktivirao T-ćelije kod svinja.42

Serijski kontaktni prenos visoko patogenog, svinjama prilagođenog izolata O Taiwan 97 kod svinja značajno smanjuje virulenciju nakon 14. pasaža svinje i ukida je nakon 16. pasaža.43 Promjene aminokiselina tokom in vivo pasaža bile su vrlo tiha supstitucija i promjene u VP1 (1D) bili su prolazni. Razvijanje vakcine protiv FMD kod ne-permisivnih domaćina može pokrenuti agens da koristi druge ćelijske receptore osim Arg-GlyAsp (RGD), a test plaka u BHK 21 testu može pokazati negativan dok je virus netaknut.43 Zamjena aminokiseline bočni lanci locirani u blizini međupodjedinice kapsida od strane druge aminokiseline mogu uspostaviti nove disulfidne veze ili elektrostatičke interakcije između sučelja podjedinica i ili se projicira ili počinje da se može potrošiti na infekciju povećanjem toplinske tolerancije vakcinalnih sojeva,44 koristeći trenutne procedure, vakcina protiv FMD-a koji se manje oslanjaju na idealan hladni lanac. FMDV C-S8p260 sojevi su segmentirani i kompetentni za replikaciju što može pružiti osnovu za atenuaciju vakcina sa dvije sigurnosne barijere.45

Većina istraživanja pokazuje da inaktivacija životinjskog modela FMDV primjenom aminokiselinske supstitucije u 2C nije bila detektirana u C-S8c1, ali je bila prisutna u malom udjelu FMDV prilagođenog zamorcima.46 Ova supstitucija aminokiselina je brzo postala dominantna u virusnoj populaciji nakon ponovno uvođenje virusa prilagođenog zamorcima u svinje. Ovi nalazi pokazuju kako bi uvođenje virusa manjinske varijante u umjetnog domaćina moglo dovesti do njihove dominacije kada se izvorna vrsta domaćina reinficira.47 Pored ove pozitivne selekcije i roja kvazi vrsta, vakcinalni soj se može vratiti u patogeni soj. 22

Inaktivacija virusa upotrebom formalina i endonukleaze ne uspijeva inaktivirati virus i degradirati antigenska mjesta, respektivno.48 Binarni etilenimin (BEI) se također koristio za atenuaciju virusa uz zadržavanje integriteta kapside.15,49 BEI- inaktivirani FMD ćelijski receptori, integrini, koriste se za vezivanje i internalizaciju u kultivisane ćelije, interakcija je posredovana aminokiselinskim ostatkom koji se nalazi unutar GH petlje kapsidnog proteina VP1.49 Monoklonska antitela specifična za FMDV ili sintetički peptid su pokazali vezivanje BEI- inaktivirani FMD su internalizirani njihovom ko-lokalizacijom sa markerskim proteinom u BHK-21, posredovanom motivom koji veže integrin RGD.50 Osim toga, BEI-inaktivacija ne utiče na antigenost GH petlje.20,51 Inaktivacija BEI, očuvana virionska arhitektura i receptori pogodovali su internalizaciji virusa u kultivisane ćelije, kao i in vivo, posredovani su prepoznavanjem integrina,47,52,53 međutim, kvantifikacija cijelog virusa pokazuje minimalan rezultat u poređenju sa formalinom. inaktivacija (65–71,6 posto), dok je BEI inaktivacija 44,2 posto .49

Sekvencionalno prenošenje FMDV tipa C iz svinja i zamoraca, i održavano kod svinja i miševa dojilja, rezultira zamjenama aminokiselina (I2483T u 2C, Q443R u 3A i L1473P u VP1). Zamijenjena aminokiselina (L1473P), pored RGD motiva koji se vezuje za integrin, ukinula je rast virusa u različitim ćelijskim linijama i promijenila njegovu antigenost.47 Druga studija koju su sproveli Burman et al20 otkrila je da jedna promjena aminokiseline u RGD-u plus 1 i RGD plus 4 mjesta inhibiraju vezivanje virusa i infekciju koju olakšavaju v 6 ili v 8, ali virus koristi v 3 za vezivanje ćelija. Zamene metioninom ili argininom na mestu vezivanja su efikasni inhibitori za v 6. Dva leucinska ostatka na tačkama RGD plus 1 i RGD plus 4 stabilizovala su vezivanje oslanjajući se na strukturu odmah C terminala na RGD.20,54 EDTA-otporno vezivanje za v 6 je zaštitni znak, a očekivalo se da će stabilan kompleks sa svojim ćelijskim receptorom proizvesti značajnu visoku infektivnost FMDV.21

Zamjena alanina sa leucinima na prvoj i četvrtoj poziciji na RGD plus 1 i RGD plus 4 mjestima rezultira inhibicijom vezivanja virusa i vezivanja virusa za v 6 ili v 8. Međutim, virus koristi v 3 za ulazak u ćeliju.20 Dok sojevi prilagođeni ćelijskoj kulturi koriste heparan sulfat proteoglikane (HSPG) kao alternativni receptor. Potvrda njihovih ektodomena i ligand-vezujućeg stanja integrina važan je faktor za tropizam za viruse.54

Heparan sulfat vezujući virusi efikasno su internalizovali DC, ali nisu predstavljali antigen limfocitima, izazivajući FMDV-specifičan IgG odgovor.55 Ovi rezultati pokazuju da je DC internalizacija FMDV najefikasnija za viruse vakcine sa kapacitetom vezivanja za HS, ali HS vezivanje nije isključivi zahtjev.

Selektivni pritisak koji vrši humoralni imuni odgovor domaćina ima važnu ulogu u selekciji i stabilizaciji antigenskih FMDV varijanti, što rezultira promjenom tropizma stanica. In vitro, testovi su otkrili da je paralelni prolaz FMDV u prisustvu sub-neutralizirajućih homolognih seruma rezultirao održavanjem mutanata.56 Međutim, razmnožavanje FMD tipa A24 koji je sadržavao SGD sekvencu na mjestu vezivanja ćelijskih receptora inokulirano je kod goveda. , virus je slabo rastao u BHK-21 ćelijama i sekvenca se stabilno održavala tokom razmnožavanja u BHK-21 ćelijama koje eksprimiraju goveđi V 6 integrin (BHK3 V 6), kao i kod eksperimentalno inokuliranih i kontaktnih goveda .56

Iz dva nezavisna transmisiona lanca kod goveda, dolazi do genomskih promjena zbog sekvencijalnog prolaska na BHK-21-ćelijski prilagođen (heparan sulfat binding) soj FMDV. Varijanta divljeg tipa sa mutacijom amino kiseline na VP1 356 brzo je odabrana za in vivo replikaciju virusa.57

Geni za deleciju kodiraju NS protein koji nije ključan za replikaciju virusa in vitro je alternativna tehnika za stvaranje živih atenuiranih vakcina. Međutim, da bi bio koristan kao vakcina, ovaj delecijski virus mora i dalje biti sposoban da se replicira u osjetljivim životinjama. Prednost ovog pristupa, u poređenju sa klasičnom metodom atenuacije, koja generalno uvodi mutacije na ograničen broj mesta, je u tome što je rizik od reverzije na virulenciju značajno smanjen58, a NS proteini su moćni epitopi T-ćelija.59

Učinak je prikazan u genetski modificiranim sojevima vakcine protiv FMDV s nekim zamjenom aminokiselina na antigenskim mjestima, sa sličnim svojstvima rasta kao kod divljeg virusa za koje je dokazano da u potpunosti štite životinju od izazova, ali sa sposobnošću replikacije in vitro.60

Hitna vakcina protiv FMD s dvostrukim uljem je pokazala smanjenje viremije i zasjenjenja virusa i nije pokazala nikakve kliničke znakove. Postojala je dosljedna detekcija IL-6, IL-8 i IL-12 kod vakcinisanih životinja.61 Dok ostali citokini IL-1, IL-2, TNF , TGF i interferoni nisu otkriveni; ovo pokazuje da vakcina nije izazvala sistemski inflamatorni odgovor kao ni sistemsko povećanje aktivnosti T limfocita, što je povezano sa kratkotrajnom zaštitom od FMD.61

Rekombinantni humani IL-2 je snažan humoralni induktor imunosti u vakcini protiv FMD mišjeg modela.62 Vakcinisane životinje ostaju pozitivne na serokonvertovanje 7-8 mjeseci i sistemski nivoi citokina (IL-6, IL{{5 }} i IL-12) povećani su nakon vakcinacije.63

Prazni virusni kapsidi

Prazni virusni kapsidi, također poznati kao virusolike čestice (VLP), čine cijeli repertoar imunogenih mjesta pronađenih na intaktnim virusima, ali im nedostaju infektivne nukleinske kiseline i uključuju kloniranje virusnog genoma koji je neophodan za sintezu, obradu i sastavljanje virusa. strukturne proteine ​​u prazne virusne kapside (P1-2A i 3Cpro kodirajući geni; Slika 1).64 Prazni kapsidi se prirodno proizvode in vitro u ćelijskoj kulturi, antigenski su slični i imunogeni.65

Upotreba prazne kapsidne vakcine je obećavajući kandidat jer zaobilazi upotrebu virusa u proizvodnji vakcine i čuva konformaciju epitopa.45 Nadalje, ne postoji rizik od reverzije virusa i rekombinacije sa divljim sojevima. Ćelije sisara koje rastu u suspenziji bez seruma korišćene su za prolaznu ekspresiju gena (TGE) rekombinantnih praznih kapsida FMDV.66 Identifikacija vakcinisanih od inficiranih ili rekonvalescentnih životinja je jednostavna korišćenjem trenutno dostupne tehnologije.67–69

Podjedinična vakcina

Podjedinična vakcina sadrži virusne antigene sakupljene hemijskom ekstrakcijom ili bioekspresijom minimalne količine nevirusnih antigena u medijumu kulture.70 Istraživači su otkrili da je VP1 jedan od kapsidnih proteina FMDV, koji je imao značajnu površinsku izloženost 1970-ih. i nedavni napredak u strukturnoj virologiji.71

Genetski inženjering je korišten za mutaciju dijelova genoma ili ukidanje regije VP1 koja kodira proteine ​​u nedavnim pokušajima stvaranja atenuiranih vakcina. Koristeći rekombinantnu DNK, konstruiran je virus sa mjestom vezivanja RGD receptora na VP1 uklonjenom FMDV.72 Kod miševa ili svinja starih od 7- do 10- dana, ovaj virus nije mogao da se pričvrsti za ćelije i nije izazvati infekciju.73

Kapsidni protein VP1 FMDV i karboksi-terminalni region VP1 ima G–H petlju koja je visoko imunogena, što odgovara epitopima B-ćelija. Hemijski sintetizirani peptid koji se sastoji od regija (ostataka 141 do 158) proteina koji oblaže virus (VP1) iz FMDV serotipa O izazvao je visok nivo neutralizirajućeg antitijela i zaštitio stoku od intradermolingvalne inokulacije infektivnog virusa,24 što ukazuje na važnost G. –H petlja u izazivanju humoralnog imunološkog odgovora. VP1 takođe sadrži hipervarijabilnu regiju i imunogeno mesto; eksploatacija lokacije bila bi osnova za široku imunogenost.74

Ugradnja IFN-a kao genetskog adjuvansa rezultirala je odgođenim pojavom kliničkih znakova i pojavom viremije.75 Rekombinantni bakulovirus svilene bube, koji kodira P1-2A i 3C proteazu FMDV Asia 1, bio je u stanju proizvesti specifična antitijela kod vakcinisanih životinja i zaštićenih nakon izazivanja virulentnim homolognim virusom, a klinički znakovi su ublaženi i odgođeni.64

Inducirana je pojedinačna doza defektnog adenovirusa 5 (Ad5) koji sadrži P1 i 3C kodirajuću regiju serotipa A FMDV (Ad5A24), neutralizirajući antitijela i štiteći svinje od homolognog izazova.76 Međutim, učinak na ćelijsku imunološku ruku nije istražen. .

I za virus vakcinije i za ekspresiju praznih kapsida A-serotipa potaknutu bakulovirusom; koja sadrži racionalno dizajnirane mutacije, stabilnost je poboljšana u eukariotskim ćelijama.77 Ova metoda za proizvodnju vakcinalnog antigena ima nekoliko potencijalnih prednosti u odnosu na trenutne tehnologije u smislu troškova proizvodnje, rizika od infekcije i termotolerantne vakcine.45

Vektor humanog adenovirusa tipa 5 koji eksprimira kapsidni protein (P1-2A i mutiranu virusnu 3C proteazu) daje značajan humoralni, ćelijski i mukozni imunitet izazvan kod BALB/c miševa. Vakcinacija zamoraca je izazvala značajna neutralizirajuća antitijela i anti-FMDV imunoglobulin A (IgA) antitijela sa 100 posto zaštitom zamoraca od infekcije.78

Rekombinantni pasji adenovirus tip 2 (CAV2) koji eksprimira kapsid proteine ​​(P1/3C) (Slika 1) bio je u stanju da izazove jak humoralni imuni odgovor kod zamoraca. Međutim, protein VP1 koji eksprimira adenovirus tipa 2 (CAV2) nije izazvao trajni odgovor antitijela kod zamoraca ili miševa.79

Svinje vakcinisane Adenovirusom 5 s pojačivačem citomegalovirusa kodiranja A24-2B (Ad5-CI- A24-2BC) uspostavile su vršni odgovor neutralizirajućih antitijela za 7-14 dpv i izazvale veću proizvodnju IgM kod 7 dpi.14 Modifikovani promotor citomegalovirusa poboljšao je efikasnost vektora i unapredio povećanje ćelijske infekcije u ćelijskoj kulturi, grupa koja je primila vakcinu bila je potpuno zaštićena nakon izazova.14

Intramuskularna inokulacija miševa rekombinantima, rekombinantnim kapsidnim proteinom FMDV bakulovirusa kloniranog sa neposrednim ranim pojačivačem citomegalovirusa kao promotorom (CMV-IE), i regionom kodirajućeg imunogena T-ćelija s epitopima T-ćelija, efikasno su inducirali neutralizirajuća antitijela i gama interferon ( IFN-).80 P1- 2A i 3C regioni kodiranja FMD serotipa A eksprimirani u lutkama svilene bube (Bombyx mori) bili su u stanju da induciraju visoke titre specifičnih antitijela i potpuno zaštićeni od virulentnog homolognog virusa.81

Višestruki antigenski peptidni sistem je visoko imunogen u poređenju sa pojedinačnim linearnim peptidom vakcinalnih antigena protiv FMD.82 Sintetički dendrimerni peptidi, koji sadrže dvije kopije glavnog FMDV antigenskog B-ćelijskog antigenskog mjesta [VP1 (140–158)], kovalentno povezane na heterotipsko antigensko mjesto T-ćelija iz nestrukturnog proteina 3A [3A (21–35)], pokazalo se da štiti svinje od virusnog izazova.83 Dendrimer peptid koji reprodukuje heterotipni i visoko konzervirani FMDV 3A (21–35) Epitop T-ćelija je također poboljšao neutralizirajuća antitijela i IFN-odgovore.84 Kod 70 posto svinja vakcinisanih B2T, potpuna zaštita – bez kliničkih znakova bolesti – uočena je nakon izazivanja virusa 25. dana nakon imunizacije.84

DNK vakcine

Unutarnje ulazno mjesto virusa encefalomiokarditisa (EMCV) u ribozom (IRES) je izbrisano i L gen, koji je uključen u zaustavljanje stanica proteolizom eIF46,85 je uklonjen, a EMCV IRES, za koji se pokazalo da povećava efikasnost ekspresije, je uklonjen je umetnuto uzvodno od P1 sekvenci.86 DNK vakcina kodira P1-2A i GM-CSF kao robusna FMDV specifična i neutralizirajuća antitijela izazvana adjuvansom, kao i indorirajuće citokine IL-8 i proizvodnja IFN-a kod svinja.87

DNK vakcine zasnovane na virusnim mini genima koji odgovaraju trima glavnim B- i T-ćelijskim FMDV epitopima VP1 (sekvenca aminokiselina 133–156)-3A (sekvenca aminokiselina 11–40) i VP4 (20–34) zaštititi miševe, u odsustvu specifičnih antitijela u vrijeme izazivanja.88

Intranazalna primjena vakcine protiv FMDV DNK; upotreba hitozana kao sredstva za isporuku i IL-15 kao molekularnog adjuvansa, izazvala je mukozni i sistemski imuni odgovor sa poboljšanim imunitetom posredovanim ćelijama (CMI), što pokazuje viši nivo proliferacije T-ćelija, CTL odgovor, i ekspresija IFN-a u CD4 plus i CD8 plus T-ćelijama. 73

Miševi vakcinisani plazmidom koji eksprimira VP1 i IL9 kao genetski adjuvans i sa aktiviranim mehanizmom anti-apoptoze, razvili su jak humoralni odgovor, visok nivo IFN-a i perforina u CD8 plus T-ćelijama, ali ne i sa IL{{6} } u ovim T-ćelijama. IL-9 je pojačao ekspresiju Beclin gena i spriječio apoptozu T-ćelija.89

Druga studija je otkrila da VP1 DNK vakcina koja eksprimira interleukin-6 i IFN- korištena kao molekularni adjuvansi ima poboljšane antigen-specifične ćelijske reakcije. Takođe je izazvao visok titar IgG2a/IgG1, IFN-, IL-4 i sazrijevanje dendritskih ćelija.90

Koristeći IL-2 kao genetski adjuvans u kodiranju DNK vakcine, dva epitopa FMDV VP1 (ostaci aminokiselina 141–160 i 200–213) koji sadrže više epitopa moraju izazvati i proliferaciju T-ćelija i neutralizirajuća antitijela protiv FMD-a kod svinja koristeći IL-2 kao genetski adjuvans.91,92

Svinje imunizirane plazmidom vakcine protiv FMDV DNK koji kodira P1-2A3C3D i plazmidom koji eksprimira svinjski 'aktivacijski faktor B-ćelija koji pripada porodici TNF' (BAFF) promovirali su aktivaciju sazrijevanja B-ćelija i promjenu klase imunoglobulina.93

DNK vakcina zasnovana na replici sa redovnim pojačavanjem ponudila je efikasnu strategiju vakcine protiv FMDV.94 Ugradnja različitih antigenskih ciljeva u DNK vakcine je savršen način da se napravi koktel antigena u jednoj formulaciji vakcine. Miševi imunizirani sa tri plazmida koji kodiraju antigen virusa slinavke i šapa (FMDV), virusa pseudorabiesa (PRV) i virusa klasične svinjske kuge (CSFV) pokazali su obećavajuće rezultate.95

Intramuskularna inokulacija zamoraca sa DNK plazmidima koji eksprimiraju FMDV koji sadrži signalnu sekvencu inokuliranog svinjskog IgG gena pokazala je neutralizirajući odgovor antitijela i povećanu proliferaciju stanica slezene nakon pojačavanja, ali životinje nisu bile zaštićene od virusnog izazova.96

DNK vakcina koja kodira epitop T-ćelija i epitope B-ćelija sa mesta 135-167 VP1 i mesta 1 uključuje 141-160 regiona (G-H petlja) i karboksilni terminus VP1 FMDV tipa O izazvali su jak ćelijski imuni odgovor kao što je uočeno korištenjem testa proliferacije T-ćelija.97

Intranazalna isporuka FMDV DNK vakcine koja kodira kapsidni protein, kationski PLGA (poli(laktid-ko-glikolid) kao nosilac i goveđi IL-6 kao genetski adjuvans pokazala je poboljšane mukozne i sistemske imune odgovore kod vakcinisanih životinja.98

DNK vakcina koja eksprimira kapsidni protein (P1-2A, 3C i 3D) pripremljena sa pGM-CSF i pojačana inaktiviranim FMDV antigenom pokazala je značajan nivo unakrsne reaktivnosti serotipova kod vakcinisanih svinja. Prijavljen je značajan nivo unakrsne reaktivnosti serotipova protiv A, C i Asia1 u neutralizaciji virusa i ELISA testovima.99 Međutim, DNK vakcina koja eksprimira protein VP1 i proizvodi antisens RNK ciljanu na 5'UTR FMDV-a izazvala je specifičan imuni odgovor kod vakcinisanih miševi.72

DNK vakcina koja eksprimira VP1 zajedno sa IL-15 (molekularnim adjuvansom) pojačala je IgA i serumski IgG i ćelijski posredovani imunitet (CMI), što je dokazano višim nivoima antigen-specifične proliferacije T-ćelija, citotoksičnih T-limfocita (CTL) odgovor i veća ekspresija IFN-a u CD4 plus i CD8 plus T-ćelijama koje informišu slezinu i mukozna mjesta.73

Rekombinantne vakcine se prave rekombinacijom superfamilije Ig domaćina, a virusni epitopi su poboljšali humoralni i ćelijski imuni odgovor vakcinisanih životinja. RNK vakcine su moćne promene klase IgG, pored ovoga, visok titar IgM je takođe primećen kod vakcinisanih miševa.100 Plazmidna DNK koja sadrži epitopi FMDV ima idealnu distribuciju u tkivu kod miševa.101

Izazovi indukcije dugotrajnog imuniteta

Postoji značajna promjena subpopulacija T-limfocita, funkcionalne kompetencije i izobilja nakon infekcije različitim serotipovima FMDV.102 Postoji smanjena regulacija boCD4 plus i boCD8 plus T-ćelija do 48 sati nakon infekcije (pi). Međutim, smanjena regulacija boWC1 plus T-ćelija je uočena do 48 hp sa FMDV serotipom O. Limfociti iz vakcinisanih životinja pokazali su značajnu regulaciju boCD4 plus, boCD8 plus i boWC1 plus T-ćelija nakon izlaganja FMDV. 102

Nakon prirodne infekcije, dolazi do značajnog povećanja ekspresije proteina 3A-NS u limfocitima različitim na različitim tijekovima bolesti, što dovodi do prolazne imunosupresije CD4 plus i CD8 plus T-ćelija. 34

Uništavanje prometa proteina domaćina od strane NS proteina, posebno 3A, potpuno se poremeti, tako da ne izaziva CD8 plus T-ćelijski odgovor,31 Zbog slabog CTL-a virus je opstao u životinji. Integrinski receptori posreduju DC apoptozu izvedenu iz koštane srži, ometajući urođeni imunitet domaćina.32 Još jedan važan fenomen koji ometa imunitet domaćina je Lbpro, visoko očuvan domen koji igra važnu ulogu inhibicijom ubikvitinacije ključnih signalnih molekula u aktivaciji tipa I IFN odgovor poput gena I inducibilnog retinojskom kiselinom (RIG-I), TANK-vezujuća kinaza 1 (TBK1), faktor 6 povezan s TNF receptorom (TRAF6) i TRAF3.103 Ovo smanjuje nivo trenutnog i ranog početka IFN-a mRNA i IFN-stimulirani genski proizvodi.102 Nadalje, 3Cpro blokira intra-Golgi transport razgradnjom proteina potrebnog za intra-Golgi transport.

Guzman i suradnici33 i Joshi i suradnici34 analizirali su zamjenske odgovore za ubijanje CTL-a, kao što je proliferacija ili proizvodnja IFN ćelijama koje eksprimiraju CD8 koje su prijavljene, ali mnogi limfociti koji eksprimiraju CD8 plus koji nisu CTL koji proizvode IFN, uključujući NK stanice i podskupine δ T -ćelije. 35–37,39,104

Aktivnost CTL-a procijenjena 10 dana nakon izazova sa Ad5-FMDV-3C pokazala je značajno povećanje CTL aktivnosti 10 dana nakon izazova u poređenju sa nivoima pojačanja, ali se vratila na početne nivoe 17 dana nakon izazov.17 Međutim, pokušaj da se proceni aktivnost CTL 4. dana nije uspeo da dobije dovoljno ćelija. To je bilo zbog limfopenije i imunopatologije izazvane FMDV. Postoji pozitivna povezanost između IFN-odgovora i zaštite izazvane vakcinom, osim opadanja dugoročne perzistencije virusa FMD.38

Prema Oh et al,38 CD4 plus T-ćelije su glavni fenotip koji se razmnožava i ćelije koje proizvode IFN.

Bez obzira na serotip FMDV, IFN- u serumu je dostigao maksimum 2-3 dana nakon infekcije, limfopenija je odgovarala vrhunskoj viremiji i serumskom IFN-odgovoru, a broj cirkulirajućih plazmocitnih dendritskih ćelija (pDC) i in vitro proizvodnja pDC IFN-a prolazno je opao nakon 48 sati. Bez obzira na ubrizgani serotip FMDV ili starost zahvaćene životinje, infekcija limfocita ili pDC nikada nije pronađena.39

Generisanje IFN-a iz DC-ova izvedenih iz monocita (MoDC) i DC-ova izvedenih iz kože (DC-s kože) potisnuto je tokom akutne faze infekcije svinja. Ovaj utjecaj se događa u tandemu s povećanim titrima virusa u krvi, ali te stanice nisu inficirane produktivno. Zanimljivo je da se kapacitet ovih DC-a da preuzimaju čestice i obrađuju antigene ne mijenja, što pokazuje da antigeni ne utiču na njihovu sposobnost da preuzmu čestice i obrade antigene.35

Zaključak

Na osnovu gore navedene literature i istraživačkog jaza, donosi sljedeće preporuke. Potrebno je proučavati ćelijsku internalizaciju, obrazac glikozilacije, prezentaciju antigena i mehanizme pozitivne selekcije (razvoj patogenog soja) tradicionalnih vakcina. CD8 plus T CMI izazvan vakcinom jača dugotrajni imuni odgovor i unakrsnu zaštitu. Postoji uloga receptora δ T-ćelija u imunološkoj patogenezi, perzistentnosti i proizvodnji CTL, što bi trebalo opširno proučavati. Rekombinantni protein, uz upotrebu protočnog citometra i ELISpot ELISA za analizu internalizacije čestica vakcine, prezentaciju antigena i procenu unakrsnog razgovora ćelija koje predstavljaju antigen.

Trebalo bi razviti nove web-bazirane alate koji će pokazati efekte bočnih lanaca na epitop B- ili T-ćelija. Treba jasno tražiti upotrebu životinjskog modela infekcije i razvoj vakcine i testove efikasnosti jer postoji značajna razlika u receptorima integrina kod laboratorijskih životinja, a tu su i svinje i preživači. Kompjuterska procjena CTL epitopa u cijelom genomu integracijom alata za nagađanje epitopa u računanju ogromnog broja virusnih sekvenci i naknadnom in vivo evaluacijom ima veliku prednost za proizvodnju vakcina s dugotrajnom zaštitom i sposobnošću unakrsnog zastite.

Skraćenice

3A, Nestrukturni protein; Ad5, Adenovirus 5 Vektor; 3Cpro, 3C proteaza (nestrukturni protein); BEI, binarni etilenemini; BHK ćelija, ćelija bubrega bebe hrčka; CD4 plus, faktor diferencijacije klastera četiri pozitivan; CD8 plus, faktor diferencijacije klastera osam pozitivan; cDNK, komplementarna DNK; CTL, citotoksične T-ćelije; DC, dendritska ćelija; ELISA, Enzimski Imunosorbentni test; FMD, slinavka i šapa; FMDV, virus slinavke i šapa; GM-CSF, granulociti i monociti faktor stimulacije kolonije; IFN-, interferon alfa; IFN-, Interferon gama; Ig, Imunoglobulin; IL, Interleukin; LTR, Long terminal repeat; NK ćelije, prirodne ćelije ubice; NS protein, nestrukturni protein; P1-2A, Gen za strukturni protein prekursor; P1-2A3C3D, virusni strukturni protein prekursor P1–2A i nestrukturni proteini 3C i 3D; PBMC, mononuklearna periferna krv; RT-PCR, lančana reakcija polimeraze reverzne transkripcije; SAT, južnoafrički tip; TGE, prolazna ekspresija gena; TGF, faktor rasta tumora; TNF, faktor nekroze tumora; Th ćelije, T pomoćne ćelije; VP1, virusni protein 1; δ T ćelije, Gama delta T ćelije.

Izjava o dijeljenju podataka

Podaci korišteni u ovom pregledu su sekundarni i uključeni su u članak.

Priznanje

Veoma sam zahvalan uredu potpredsjednika Službe za istraživanje i zajednicu na Univerzitetu Gondar na obezbjeđenju materijala i finansijske podrške. Također se zahvaljujem Visokoj školi za veterinarsku medicinu i nauke o životinjama Univerziteta u Gondaru na dodatnoj podršci.

Finansiranje

Autor se zahvaljuje Univerzitetu Gondar, uredu potpredsjednika istraživanja i javnih službi.

Otkrivanje

Autor izjavljuje da u ovom radu nema sukoba interesa.

Reference

1. Kitching P, Hammond J, Jeggo M, et al. Globalna kontrola FMD-a — da li je to opcija? Vakcina. 2007;25(30):5660–5664. doi:10.1016/j. vakcina.2006.10.052

2. Raza S, Siddique K, Rabbani M, et al. Mikrobna patogeneza in silico analiza četiri strukturna proteina serotipova aftovirusa otkrila je značajne epitope B i T ćelija. Microb Patog. 2019;128 (avgust 2018):254–262. doi:10.1016/j.micpath.2019.01.007

3. Arzt J, Belsham GJ. Prenos slinavke i šapa sa perzistentno inficiranih goveda nosioca na naivna goveda putem prenosa orofaringealne tečnosti. Vet World. 2018;3:318. doi:10.1128/ mSfera.00365-318

4. Arzt J, Pacheco JM, Stenfeldt C. Patogeneza virulentnog i atenuiranog virusa slinavke i šapa kod goveda. Vet World. 2017;14:89. doi:10.1186/s12985-017-0758-759

5. Sobhy NM, Bayoumi YH, Mor SK, El-Zahar HI, Goyal SM. Epidemije slinavke i šapa u Egiptu: molekularna epidemiologija, evolucija i prognostički značaj srčanih biomarkera. Int J Vet Sci Med. 2018;6(1):22–30. doi:10.1016/j. samo.2018.02.001

6. Senthilkumaran C, Yang M, Bittner H, et al. Detekcija genoma, antigena i antitijela u oralnoj tekućini kod svinja zaraženih virusom slinavke i šapa. Can J Vet Res. 2017;81:82–90.

7. Palinski RM, Bertram MR. Prva sekvenca genoma virusa slinavke i šapa serotip O podloze Ind2001e iz Južnog Vijetnama. Microbiol Resour Announc. 2019;8: e01424–18. doi:10.1128/mra.{10}}

8. Pulido MR, Sobrino F, Borrego B, et al. Oslabljena RNA virusa slinavke i šapa koja nosi deleciju u 3′ nekodirajućoj regiji može izazvati imunitet kod svinja. J Virol. 2009;83(8):3475–85. doi:10.1128/JVI.{11}}

9. Saravanan P, Iqbal Z, Selvaraj DPR, Aparna M, Umapathi V. Poređenje metoda kemijske ekstrakcije za određivanje sadržaja 146S u vakcini s uljem adjuvansa protiv slinavke i šapa. J Appl Microbiol. 2019;1 (Rueckert 1985):1–9. doi:10.1111/jam.14465

10. Jamal SM, Belsham GJ. Bolest slinavke i šapa: prošlost, sadašnjost i budućnost. Vet Res. 2013;44(1):1–14. doi:10.1186/1297-9716- 44-116

11. Robinson L, Knight-Jones TJ, Charleston B, et al. Globalno ažuriranje istraživanja slinavke i šapa i analiza praznina: 7 - patogeneza i molekularna biologija. Transbound Emerge Dis. 2016;63(1):63–71. doi:10.1111/tbed.12520

12. Sreenivasa BP, Mohapatra JK, Pauszek SJ, et al. Rekombinantni humani adenovirus-5 koji eksprimira kapsidne proteine ​​indijskih vakcinalnih sojeva virusa slinavke i šapa izaziva efikasan odgovor antitijela kod goveda. Vet Microbiol. 2017;203:196–201. doi:10.1016/ j.vetmic.2017.03.019

13. Neilan JG, Schutta C, Barrera J, et al. Efikasnost serotipova virusa slinavke i šapa s vektorskim adenovirusom Podjedinična vakcina kod goveda koja koristi model prijenosa direktnog kontakta. BMC Vet Res. 2018;14(1):1–9. doi:10.1186/s12917-018- 1582-1

14. Pena L, Pires M, Koster M, et al. Isporuka antigena prazne kapsidne podjedinice virusa slinavke i šapa s nestrukturnim proteinom 2B poboljšava zaštitu svinja. Vakcina. 2008;26 (45):5689–5699. doi:10.1016/j.vaccine.2008.08.022

15. Barteling SJ, Cassim NI. Vrlo brza (i sigurna) inaktivacija virusa slinavke i šapa i enterovirusa kombinacijom binarnog etilenimina i formaldehida. Dev Biol (Bazel). 2004;119:449–455

16. Rweyemamu MM, Umehara O, Giorgi W, Medeiros R, Neto DL, Baltazar M. Efekat formaldehida i binarnog etilenimina (BEI) na integritet kapsida virusa slinavke i šapa. 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. Karakterizacija citotoksične funkcije T limfocita nakon infekcije virusom slinavke i šapa i vakcinacije. 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. Novi dizajn vakcine zasnovan na defektnim genomima koji kombinuju karakteristike atenuiranih i inaktiviranih vakcina. PLoS One. 2010;5(4):1–11. doi:10.1371/ journal.pone.0010414

19. Núñez JI, Baranowski E, Molina N, et al. Supstitucija kiseline u nestrukturnom proteinu 3A može posredovati u adaptaciji virusa slinavke i šapa na zamorca. J Virol. 2001. doi:10.1128/JVI.75.8.3977-3983.2001

20. Burman A, Clark S, Abrescia NGA, et al. Specifičnost VP1 GH petlje virusa slinavke i šapa za v 6 integrine. J Virol. 2006;80(19):9798–9810. doi:10.1128/JVI.{12}}

21. Dicara D, Burman A, Clark S, et al. Virus slinavke i šapa formira visoko stabilan kompleks otporan na EDTA sa svojim glavnim receptorom, integrinom v 6: implikacije za infektivnost. J Virol. 2008;82(3):1537–1546. doi:10.1128/JVI.{12}}

22. Domingo E, Sheldon J, Perales C, et al. Evolucija virusnih kvazivrsta. Microbiol Mol Biol Rev. 2012;76(2):159–216. doi:10.1128/MMBR.05023-11

23. Mckenna TS, Lubroth J, Rieder E, et al. Virus slinavke i šapa (FMD) sa izbrisanim mjestom vezanja receptora štiti goveda od FMD-a. J Virol. 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. Zaštita goveda od slinavke i šapa sintetičkim peptidom. Nauka. 1986; 232:639–641. doi:10.1126/science.3008333

25. Gómez N, Salinas J, Escribano JM, et al. Zaštitni imuni odgovor na virus slinavke i šapa sa VP1 izraženim u transgenim biljkama zaštitni imuni odgovor na virus slinavke i šapa sa VP1 izraženim u transgenim biljkama. J Virol. 1998;72:2–5.

For more information:1950477648nn@gmail.com