Vaksineutvikling for munn- og klovsykdom og utfordringer med å indusere langvarig immunitet: trender og nåværende perspektiver

Abstrakt:

Munn- og klovsyke (MKD) er en ekstremt smittsom virussykdom hos husdyr forårsaket av munn- og musesykevirusslekten: Aftovirus, som forårsaker en alvorlig økonomisk innvirkning på både enkeltbønder og nasjonaløkonomien. Mange forsøk på å fremme en vaksine mot MKS har ikke klart å indusere steril immunitet. De klassiske metodene for vaksineproduksjon skyldtes selektiv akkumulering av mutasjoner rundt antigene og bindingssteder. Reversjon av middelet ved positiv seleksjon og kvasi-artssverm, bruk av denne metoden er ikke anvendelig for bruk i ikke-endemiske områder. Kjemisk dempning ved bruk av binær etylenimin (BEI) beskyttet kapsidintegriteten og ga en uttalt immunitet mot utfordringsstammen.

Munn- og klovsyke er en virussykdom som påvirker et dyrs immunsystem. Munn- og klovsykevirus kan invadere dyreceller, ødelegge cellemembraner og indre organer, svekke dyrs immunfunksjon og gjøre det mottakelig for infeksjon av andre patogener.

Samtidig kan vaksinering av munn- og klovsykevaksine forbedre immuniteten til dyr og gjøre dem immune mot viruset. Etter at vaksinasjonen er vellykket vil dyret produsere antistoffer, og når det utsettes for munn- og klovsykeviruset igjen, vil det raskt kunne produsere en immunrespons, som effektivt forhindrer viruset fra ytterligere infeksjon og forårsaker sykdommen å oppstå.

Derfor er forbedring av immuniteten til dyr, spesielt gjennom vaksinasjon mot mund- og klovsyke, et viktig middel for å forebygge mund- og klovesyge. Samtidig kan vitenskapelig fôringshåndtering og sanitær og epidemiforebyggende tiltak også bidra til å redusere spredningen av viruset og forekomsten av munn- og klovsyke. Fra dette synspunktet må vi reflektere over om menneskekroppen trenger å ta hensyn til forbedring av immunitet. Cistanche kan forbedre menneskelig immunitet betydelig. Cistanche har også anti-virus og anti-kreft effekter, som kan styrke immunsystemets evne til å bekjempe og forbedre kroppens immunitet.

Klikk cistanche tubulosa fordeler

Virale antigener som har blitt kjemisk syntetisert eller uttrykt i virus, plasmider eller planter ble forsøkt ved vaksinasjon av dyr. DNA-vaksiner som uttrykker enten strukturelle eller ikke-strukturelle proteinantigener har blitt forsøkt for å immunisere dyr. Å bruke interleukiner som genetisk adjuvans for DNA-vaksiner har en lovende effekt. Mens utfordringene med å indusere steril immunitet ligger i ikke-strukturelle (NS) proteiner av FMDV som er ansvarlige for apoptose av dendrittiske celler og har negative effekter på lymfoproliferative responser som fører til forbigående immunsuppresjon. Videre undertrykte ødeleggelsen av vertsproteinhandel av ikke-strukturelle proteiner CD8 pluss T-celleproliferasjon. Denne gjennomgangen prøvde å adressere flere tilnærminger for vaksineutviklingsforsøk og flaskehalsene ved å produsere steril immunitet.

Nøkkelord:

MKS-vaksine, langvarig immunitet, steril immunitet.

Bakgrunn

Munn- og klovsyke (FMD) er en ekstremt smittsom virusinfeksjon hos husdyr forårsaket av munn- og musesykeviruset, slekten: Aphthovirus og familien Picornaviridae; som påfører alvorlige økonomiske tap.1,2 Tam- og villhovdyr er sterkt påvirket av MKS.3–5 5S-protomerene produseres spontant av individuelle modne proteiner; VP1, VP3 og VP0, hvorav fem settes sammen til en 12S pentamer. Mens 75S viral kapside dannes ved sammenstilling av de 12 pentamerene,6,7 er det rapportert at det komplette munn- og klovsykevirus (FMDV) 146S-antigenet har svært lik antigenspesifisitet som viralkapsiden.8,9 Fot- og -munnsykevirus har et bredt vertsområde, en høy grad av genetisk variasjon og store antigene forskjeller, og det har syv serotyper (A, O, C, Asia1, SAT1, SAT2 og SAT3) og mer enn 100 serosubtyper.10 På grunn av kvasi-artssverm dukker det også opp mange nye varianter hvert år. Det er ingen kryssimmunitet indusert av de syv serotypene. Det er også bare en delvis kryssimmunitet mellom de ulike subtypene av samme serotype.11 Variabiliteten i og polymorfismen til FMDV har gjort forebygging og kontroll av FMD svært vanskelig.10 Adenovirus rekombinant FMDV som uttrykker P12A- og 3C-proteiner av forskjellige serotyper har vist en beskyttende effekt.12–14

Klassiske inaktiverte vaksiner har mange mangler, inkludert termisk ustabilitet, kortvarig immunitet, høye kostnader, risiko for rekombinasjon med ville stammer og reversering av patogenisiteten.11,15,16

Til tross for 90 års forskning, finnes det ingen effektiv vaksine som gir steril og solid immunitet mot MKS, men sykdommen forblir enzootisk i store områder av kloden. Mange forsøk på å utvikle en vaksine mot MKS har mislyktes i å indusere steril immunitet, med liten krysserotypebeskyttelse og utilstrekkelig varighet av immunitet.17 De klassiske metodene for vaksineproduksjon, som seriepassasje av viruset på cellekultur,18 i ikke-permissive dyr, og dens naturlige vert var i stand til å svekke viruset. Dette skyldes den selektive akkumuleringen av mutasjoner rundt antigene og bindingssteder.19–21 Imidlertid er bruk av reversjon av midlet ved positiv seleksjon og kvasi-arts svermmetode ubrukelig for bruk i ikke-endemiske områder.22 DNA og proteinteknologier har forbedret forskningen ved å modifisere integrinreseptorer,23 ved å bruke syntetiske peptider som kan være i stand til å indusere en eksplisitt immunrespons i dyret.24 T-hjelpercelleepitoper som er iboende til G–H-løkkeregionen er potente B-celleepitoper som induserer humoral immunitet.25 Bruken av rekombinant interferon (IFN) og bovint interleukin 18 (IL-18) som adjuvans har forbedret langtidsimmuniteten hos laboratoriedyr.26,27

Nylig er rekombinante levende vektor-DNA-vaksiner potente cytotoksiske T-lymfocytter (CTL)-induktorer,28,29 For å uttale denne effekten ved MKS er det nødvendig med en passende adjuvans.30 For å overvinne denne effekten har rekombinasjon av verts Ig-superfamilien og MKS-epitop forbedret den humorale og cellulær immunrespons hos dyret.

Flaskehalsproblemet med å indusere steril og langvarig immunitet hemmes av ødeleggelsen av vertsproteinhandelen av ikke-strukturelle (NS) proteiner, spesielt 3A, så fremkaller ikke en klyngedifferensiering 8 positiv (CD8 pluss) T-cellerespons pga. svak CTL og viruset vedvarer i dyret.31 Integrinreseptorer som medierte benmargsavledet dendritisk celle (DC) apoptose hindret den medfødte immuniteten til verten.32 Guzman et al33 og Joshi et al34 analyserte surrogatresponser for CTL-drap som spredning eller produksjon av IFN av CD8-uttrykkende celler, men mange CD8-pluss-uttrykkende lymfocytter som ikke er CTL-er produserer IFN, inkludert naturlige drepeceller (NK) og undergrupper av gamma delta (δ) T-celler. 35–37

I følge Oh et al,38 kan IFN-respons restimuleres hos vaksinerte storfe som har vist et høyt nivå av virusnøytraliserende antistofftiter i sirkulasjonen på utfordringsdagen, noe som har en direkte relasjon til vaksineindusert beskyttelse med IFN - og nøytraliserende antistoff. Videre er CD4 pluss T-cellene den viktigste blomstrende fenotypen og IFN-produserende celler. Ved naturlig infeksjon var det imidlertid lymfopeni, som overlappet med peak viremi og serum IFN-respons mens in vivo plasmocytt DC (pDC) tall og in vitro pDC IFN-sekresjon avtok kort i løpet av 2 dager etter infeksjon.39 Produksjon av IFN- fra monocyttavledede DC-er (MoDC-er) og hudavledede DC-er (hud-DC-er) hemmes i den akutte fasen av infeksjon av svin.40 Det var også induksjon av apoptose i umodne dendrittiske celler av FMDV.32 For å overvinne immunpatogenesen til viruset ved å øke antistoffproduksjonen og T-celleproliferasjonen, ble høyere nivåer av CTL-aktivitet og IFN-ekspresjon i CD8-T-celler oppnådd ved hjelp av syntetiske oligonukleotider som slimhinnevaksineadjuvanser.41 Hovedmålet med denne artikkelen er å gjennomgå trender innen MKS-vaksineutvikling og utfordringer med å indusere steril og langsiktig immunitet.

Dempet og inaktivert vaksine

Det var mange forsøk på å forbedre levende svekkede MKS-vaksiner ved hjelp av konvensjonelle metoder som seriepassasje i ikke-permissive dyr eller cellekultur. Dempning ble oppnådd ved å passere i ikke-mottakelige arter, som mus, kaniner og embryonerte egg til den mistet virulens hos storfe. Seriepassasjer av FMDV C-S8c1 ved høy infeksjonsmangfold i cellekultur resulterte i et defekt genom (C-S8p260), som var fullstendig beskyttende for mus mot dødelig utfordring med FMDV C-S8c1 og trygt for svin etter vaksinasjon med en enkelt dose av C-S8p260.42 Det induserte også høye titere av nøytraliserende antistoffer og aktiverte T-celler hos svin.42

Seriell kontaktoverføring av det høypatogene, grisetilpassede O Taiwan 97-isolatet hos svin reduserer virulensen betydelig etter den 14. grisepassasjen og opphevet den etter den 16. passasjen.43 Aminosyreforandringer under in vivo-passasjer var svært stille substitusjon og endringer i VP1 (1D) var forbigående. Utvikling av en MKS-vaksine i ikke-permissive verter kan utløse midlet til å bruke andre cellulære reseptorer enn Arg-GlyAsp (RGD), en plakktest i BHK 21-test kan vise seg å være negativ mens viruset er intakt.43 Erstatning av aminosyren sidekjeder lokalisert i nærheten av kapsid-intersubenheten av en annen aminosyre kan etablere nye disulfidbindinger eller elektrostatiske interaksjoner mellom subenhetsgrensesnitt og er enten anslått eller initiert til å være brukbare for infeksjon ved å øke varmetoleransen til vaksinasjonsstammene,44 ved bruk av gjeldende prosedyrer, av MKS-vaksiner som er mindre avhengig av en ideell kjølekjede. FMDV C-S8p260-stammer er segmentert så vel som replikasjonskompetente som kan gi grunnlag for svekkelse av vaksiner med to sikkerhetsbarrierer.45

Mest forskning viser at dyremodell-FMDV-inaktivering ved bruk av en aminosyresubstitusjon i 2C ikke var påviselig i C-S8c1, men var tilstede i en lav andel av marsvin-tilpassede FMDV.46 Denne aminosyresubstitusjonen ble raskt overordnet i viruspopulasjonen etter gjeninnføring av det marsvin-tilpassede viruset i griser. Disse funnene viser hvordan introduksjonen av minoritetsvarianter i en kunstig vert kan stige til sin dominans når den opprinnelige vertsarten blir reinfisert.47 I tillegg til denne positive seleksjonen og kvasi-artssvermen, kan vaksinestammen reversere til en patogen stamme. 22

Inaktivering av viruset ved å bruke formalin og endonuklease klarer ikke å inaktivere viruset og degradere de antigene stedene, henholdsvis.48 Binær etylenimin (BEI) har også blitt brukt for å svekke viruset samtidig som integriteten til kapsiden opprettholdes.15,49 BEI- inaktiverte FMD-cellulære reseptorer, integriner, brukes for binding og internalisering til dyrkede celler, interaksjon medieres av en aminosyrerest lokalisert innenfor GH-løkken til VP1-kapsidprotein.49 FMDV-spesifikke monoklonale antistoffer eller et syntetisk peptid viste binding av BEI- inaktivert FMD ble internalisert ved deres samlokalisering med markørproteinet til BHK-21, mediert av det integrinbindende motivet RGD.50 I tillegg påvirker ikke BEI-inaktivering antigenisiteten til GH-løkken.20,51 BEI-inaktivering, bevart virionarkitektur og reseptorer favoriserte internaliseringen av viruset i dyrkede celler, så vel som in vivo, medieres av integringjenkjenning,47,52,53, men kvantifisering av hele virus viser et minimumsresultat sammenlignet med formalin. inaktivering (65–71,6 prosent ), mens BEI-inaktivering er 44,2 prosent ,49

Sekvensiell passasje av type C FMDV fra svin og marsvin, og vedlikeholdt i svin og diende mus, resulterer i aminosyreerstatninger (I2483T i 2C, Q443R i 3A og L1473P i VP1). Den erstattede aminosyren (L1473P), ved siden av det integrinbindende RGD-motivet, opphevet veksten av viruset i forskjellige cellelinjer og endret dets antigenisitet.47 En annen studie utført av Burman et al20 viste at en enkelt aminosyreendring i RGD pluss 1 og RGD pluss 4 steder hemmer virustilknytning og infeksjon forenklet av v 6 eller v 8, men viruset bruker v 3 for celletilknytning. Erstatninger med metionin eller arginin på bindingsstedet er effektive hemmere for v 6. To leucinrester på flekkene RGD pluss 1 og RGD pluss 4 stabiliserte bindingen avhengig av strukturen umiddelbart C terminal til RGD.20,54 EDTA-resistent binding til v 6 er et kjennetegn, og det stabile komplekset med dets cellulære reseptor ble forventet å produsere betydelig FMDV høy smittsomhet.21

Alaninsubstitusjon med leuciner i den første og fjerde posisjonen på RGD pluss 1 og RGD pluss 4 setene resulterer i hemming av virusbinding og virustilknytning til v 6 eller v 8. Viruset bruker imidlertid v 3 for celleinntrenging.20 Mens cellekulturtilpassede stammer bruker heparansulfatproteoglykanene (HSPG) som en alternativ reseptor. Bekreftelsen av deres ektodomener og den ligandbindende tilstanden til integriner er en viktig faktor for tropisme for virus.54

Heparansulfatbindende virus internaliserte DC effektivt, men presenterte ikke antigen til lymfocytter, og induserte en FMDV-spesifikk IgG-respons.55 Disse resultatene viser at DC internalisering av FMDV er mest effektiv for vaksinevirus med HS-bindingskapasitet, men HS-binding er ikke en eksklusivt krav.

Det selektive trykket som utøves av vertens humorale immunrespons har en viktig rolle i både seleksjon og stabilisering av de antigene FMDV-variantene, noe som resulterer i endring i celletropisme. In vitro viste tester at parallell passasje av FMDV i nærvær av subnøytraliserende homologe sera resulterte i vedlikehold av mutanter.56 Imidlertid ble forplantning av FMD type A24 som inneholdt en SGD-sekvens i cellereseptorbindingssetet inokulert i storfe , viruset vokste dårlig i BHK-21-celler og sekvensen ble stabilt opprettholdt under forplantning i BHK-21-celler som uttrykker det bovine V 6-integrinet (BHK3 V 6), så vel som i eksperimentelt inokulert og kontaktfe. .56

Fra to uavhengige overføringskjeder hos storfe er det genomiske endringer på grunn av sekvensiell passasje på den BHK-21-celletilpassede (heparansulfatbindende) stammen av FMDV. En villtypevariant med en aminosyremutasjon ved VP1 356 ble raskt plukket ut for in vivo viral replikasjon.57

Slettingsgenene koder for NS-proteinet som ikke er avgjørende for virusreplikasjon in vitro er en alternativ teknikk for å generere levende svekkede vaksiner. Men for å være nyttig som vaksine, må dette delesjonsviruset fortsatt være i stand til å replikere i mottakelige dyr. Fordelen med denne tilnærmingen, sammenlignet med den klassiske dempningsmetoden, som generelt introduserer mutasjoner på et begrenset antall steder, er at risikoen for tilbakevending til virulens reduseres betydelig58, og NS-proteiner er potente T-celleepitoper.59

Effekten er vist i genmodifiserte FMDV-vaksinestammer med noe aminosyreerstatning på de antigene stedene, med lignende vekstegenskaper som det ville viruset som har vist seg å beskytte dyret fullt ut mot en utfordring, men med evnen til å replikere in vitro.60

Emergency dobbel oljeadjuvant MKS-vaksine viste en reduksjon i viremi og virusskygge og viste ingen kliniske tegn. Det var en konsekvent påvisning av IL-6, IL-8 og IL-12 hos vaksinerte dyr.61 Mens andre cytokiner IL-1, IL-2, TNF , TGF og interferoner ble ikke påvist; dette viser at vaksinen ikke induserte en systemisk inflammatorisk respons så vel som systemisk økning av T-lymfocyttaktivitet, noe som er relatert til kortvarig beskyttelse mot FMD.61

Rekombinant human IL-2 er en potent humoral immuninduktor i den murine modellen FMD-vaksinen.62 Vaksinerte dyr forblir serokonverteringspositive i 7–8 måneder og systemiske nivåer av cytokinene (IL-6, IL{{5 }} og IL-12) økte etter vaksinasjon.63

Tomme virale kapsider

Tomme virale kapsider, også kjent som viruslignende partikler (VLP), omfatter hele repertoaret av immunogene steder som finnes på intakte virus, men mangler infeksiøse nukleinsyrer og involverer kloning av det virale genomet som er essensielt for syntese, prosessering og sammenstilling av virus. strukturelle proteiner til tomme virale kapsider (P1-2A- og 3Cpro-kodende gener; figur 1).64 Tomme kapsider produseres naturlig in vitro i cellekultur, er antigenisk like og er immunogene.65

Bruken av den tomme kapsidvaksinen er en lovende kandidat siden den omgår bruken av viruset i vaksineproduksjonen og bevarer konformasjonen av epitoper.45 Videre er det ingen risiko for reversering av viruset og rekombinasjon med ville stammer. Serumfrie suspensjonsdyrkende pattedyrceller har blitt brukt for transient genekspresjon (TGE) av FMDV-rekombinante tomme kapsider.66 Identifikasjon av vaksinerte fra infiserte eller rekonvalesenterende dyr er enkelt ved bruk av nåværende tilgjengelig teknologi.67–69

Underenhetsvaksine

Underenhetsvaksine inneholder virale antigener høstet ved kjemisk ekstraksjon eller bioekspresjon av en minimal mengde ikke-virale antigener i et kulturmedium.70 Etterforskere har avslørt at VP1 er et av FMDV-kapsidproteinene, som hadde en betydelig overflateeksponering på 1970-tallet , og nyere fremskritt innen strukturell virologi.71

Genteknologi har blitt brukt for å mutere deler av genomet eller avskaffe en proteinkodende region av VP1 i nyere forsøk på å lage svekkede vaksiner. Ved å bruke rekombinant DNA ble et virus med RGD-reseptorbindingssetet på VP1-fjernet FMDV konstruert.72 Hos 7- til 10-daggamle mus eller griser var dette viruset ikke i stand til å feste seg til cellene og kunne ikke fremkalle infeksjon.73

VP1-kapsidproteinet til FMDV og den karboksyterminale regionen til VP1 har en G–H-løkke som er svært immunogen, tilsvarende B-celleepitopene. Et kjemisk syntetisert peptid bestående av regioner (rester 141 til 158) av et virusbeleggsprotein (VP1) fra FMDV-serotype O har fremkalt høye nivåer av nøytraliserende antistoff og beskyttet storfe mot intradermolingual inokulering av smittsomt virus,24 noe som tyder på viktigheten av G. –H-løkke for å indusere en humoral immunrespons. VP1 inneholder også den hypervariable regionen og det immunogene stedet; utnyttelse av stedet ville være grunnlaget for bred immunogenisitet.74

Inkorporeringen av IFN som en genetisk adjuvans resulterte i en forsinket begynnelse av kliniske tegn og viremia.75 Et rekombinant silkeorm-baculovirus, som koder for P1-2}A- og 3C-proteasen til FMDV Asia 1, var i stand til å produsere spesifikke antistoffer hos vaksinerte dyr og beskyttet etter utfordring med et virulent homologt virus, og kliniske tegn ble lindret og forsinket.64

En enkeltdose av defekt adenovirus 5 (Ad5) inneholdende P1 og 3C-kodende regionen til serotype A FMDV (Ad5A24) ble indusert, nøytraliserende antistoffer og beskyttet svin mot homolog utfordring.76 Effekten på den cellulære immunarmen ble imidlertid ikke undersøkt. .

For både vacciniavirus og baculovirusdrevet ekspresjon av tomme A-serotype-kapsider; som inneholder rasjonelt utformede mutasjoner, ble stabiliteten forbedret i eukaryote celler.77 Denne metoden for å produsere vaksinelt antigen har flere potensielle fordeler i forhold til dagens teknologier når det gjelder produksjonskostnader, risiko for infeksjon og termotolerant vaksine.45

Humant adenovirus type 5 vektor som uttrykker kapsidprotein (P1-2A og mutert viral 3C-protease) gir en betydelig humoral, cellulær og slimhinneimmunitet fremkalt i BALB/c-mus. Vaksinering av marsvin fremkalte betydelige nøytraliserende antistoffer og anti-FMDV immunglobulin A (IgA) antistoffer med 100 prosent beskyttelse av marsvin mot smitte.78

Et rekombinant hundeadenovirus type 2 (CAV2) som uttrykker kapsidproteiner (P1/3C) (figur 1) var i stand til å utløse en sterk humoral immunrespons hos marsvin. Imidlertid fremkalte ikke hundeadenovirus type 2 (CAV2)-uttrykkende VP1-protein en vedvarende antistoffrespons hos marsvin eller mus.79

Svin vaksinert med Adenovirus 5 med cytomegalovirusforsterker som koder A24-2B (Ad5-CI-A24-2BC) etablerte en topp nøytraliserende antistoffrespons med 7–14 dpv og fremkalte høyere IgM-produksjon ved 7 dpi.14 En modifisert cytomegalovirus-promoter forbedret effekten av vektoren og avanserte for å øke celleinfeksjon i cellekulturen, gruppen som mottok vaksinen var fullstendig beskyttet etter utfordringen.14

Intramuskulær inokulering av mus med rekombinanter, rekombinant kapsidprotein av FMDV baculovirus klonet med cytomegalovirus umiddelbar tidlig forsterker som en promoter (CMV-IE), og T-celle immunogen kodende region med T-celle epitoper, ble effektivt indusert nøytraliserende antistoffer og gamma interferon ( IFN- ).80 P1- 2A og 3C kodende regioner FMD serotype A uttrykt i silkeormpupper (Bombyx mori) var i stand til å indusere høye titere av spesifikke antistoffer og beskyttet fullstendig mot virulent homolog virusutfordring.81

Det multiple antigene peptidsystemet er svært immunogent sammenlignet med det enkle lineære peptidet til vaksine-antigener for MKS.82 Syntetiske dendrimerpeptider, som inneholder to kopier av det viktigste FMDV-antigeniske B-celle-antigenstedet [VP1 (140–158)], kovalent koblet til et heterotypisk T-celle-antigensted fra det ikke-strukturelle proteinet 3A [3A (21–35)], har vist seg å beskytte griser mot virusutfordring.83 Dendrimerpeptid som reproduserer det heterotypiske og høyt konserverte FMDV 3A (21–35) T-celleepitop har også forbedret nøytraliserende antistoff- og IFN-responser.84 Hos 70 prosent av B2T-vaksinerte griser ble full beskyttelse – ingen kliniske tegn på sykdom – observert ved virusutfordring på dag 25 etter immunisering.84

DNA-vaksiner

Encephalomyocarditis virus (EMCV) interne ribosomentry site (IRES) har blitt slettet og L-genet, som er involvert i celleavstengning ved proteolyse av eIF46,85 er fjernet og EMCV IRES, som har vist seg å øke ekspresjonseffektiviteten, har blitt satt inn oppstrøms for P1-sekvensene.86 DNA-vaksine som koder for P1-2A og GM-CSF som et adjuvans-indusert robust FMDV-spesifikt og nøytraliserende antistoff, i tillegg til å indusere cytokiner IL-8 og IFN-produksjon hos svin.87

DNA-vaksiner basert på virale minigener som tilsvarer tre store B- og T-celle FMDV-epitoper av VP1 (aminosyresekvens 133–156)-3A (aminosyresekvens 11–40) og VP4 (20–34) beskytte mus, i fravær av spesifikke antistoffer på tidspunktet for utfordring.88

Intranasal administrering av FMDV DNA-vaksinen; bruk av kitosan som leveringsvehikel og IL-15 som molekylær adjuvans, har indusert slimhinne- og systemisk immunrespons med forbedret cellemediert immunitet (CMI), som vist ved det høyere nivået av T-celleproliferasjon, CTL-respons, og ekspresjon av IFN- i både CD4 pluss og CD8 pluss T-celler. 73

Mus vaksinert med plasmid som uttrykker VP1 og IL9 som en genetisk adjuvans og med anti-apoptosemekanismen utløst, har utviklet en sterk humoral respons, høyt nivå av IFN- og perforin i CD8 pluss T-celler, men ikke med IL{{6} } i disse T-cellene. IL-9 oppregulerte uttrykkene til Beclin-genet og forhindret apoptose av T-celler.89

En annen studie avslørte at VP1 DNA-vaksinen som uttrykker interleukin-6 og IFN- brukt som molekylære adjuvanser har forbedret antigenspesifikke cellemedierte responser. Det induserte også en høy titer av IgG2a/IgG1, IFN-, IL-4 og dendrittiske cellemodning.90

Ved å bruke IL-2 som en genetisk adjuvans i DNA-vaksine som koder for, må to FMDV VP1-epitoper (aminosyrerestene 141–160 og 200–213) som omfatter flere epitoper, fremkalle både T-celleproliferasjon og nøytraliserende antistoff mot MKS hos svin ved å bruke IL-2 som en genetisk adjuvans.91,92

Griser immunisert med anti-FMDV DNA-vaksineplasmidet som koder for P1-2A3C3D og et plasmid som uttrykker svine 'B-celleaktiverende faktor som tilhører TNF-familien' (BAFF), fremmet B-cellemodningsaktivering og immunoglobulinklassebytte.93

En replikabasert DNA-vaksine med regelmessig forsterkning tilbød en effektiv vaksinestrategi mot FMDV.94 Inkorporering av forskjellige antigene mål i DNA-vaksiner er en perfekt måte å lage en antigencocktail i en enkelt vaksineformulering. Mus immunisert med tre plasmider som koder for antigenet til munn- og klovsykevirus (FMDV), pseudorabies virus (PRV) og klassisk svinepestvirus (CSFV) har vist lovende resultater.95

Intramuskulær inokulering av marsvin med DNA-plasmider som uttrykker FMDV som inneholder en signalsekvens av svine-IgG-genet som var inokulert, viste en nøytraliserende antistoffrespons og miltcelleproliferasjon økte etter boosting, men dyrene ble ikke beskyttet mot virusutfordring.96

DNA-vaksine som koder for T-celleepitop og B-celleepitoper fra steder 135–167 av VP1 og sted 1 inkluderer 141–160 regionene (G–H loop) og karboksylterminalen til VP1 av FMDV type O har fremkalt sterk cellulær immunrespons som observert ved bruk av T-celleproliferasjonsanalyse.97

Intranasal levering av FMDV DNA-vaksine som koder for kapsidprotein, kationisk PLGA (poly(laktid-ko-glykolid) som en bærer, og bovin IL-6 som en genetisk adjuvans har vist forbedret slimhinne- og systemisk immunrespons hos vaksinerte dyr.98

DNA-vaksine som uttrykker kapsidprotein (P1-2A, 3C og 3D) primet med pGM-CSF og boostet med inaktivert FMDV-antigen viste et betydelig nivå av kryssserotype-reaktivitet hos vaksinerte griser. Et betydelig nivå av kryss-serotype-reaktivitet ble rapportert mot A, C og Asia1 i virusnøytraliserings- og ELISA-testene.99 Imidlertid induserte DNA-vaksine som uttrykker VP1-protein og produserer antisense-RNA målrettet mot 5'UTR av FMDV en spesifikk immunrespons hos vaksinerte mus.72

En DNA-vaksine som uttrykker VP1 sammen med IL-15 (molekylær adjuvans) forsterket slimhinneutskilt IgA og serum-IgG og cellemediert immunitet (CMI), som bevist av høyere nivåer av antigenspesifikk T-celleproliferasjon, cytotoksisk T-lymfocytt (CTL) respons, og høyere ekspresjon av IFN- i både CD4 pluss og CD8 pluss T-celler som informerer milten og slimhinnene.73

Rekombinante vaksiner lages ved å rekombinere verts-Ig-superfamilien, og de virale epitopene har forbedret den humorale og cellulære immunresponsen til vaksinerte dyr. RNA-vaksiner er potente IgG-klassebrytere, i tillegg til dette har en høy titer av IgM også blitt observert hos vaksinerte mus.100 Plasmid-DNA som inneholder epitoper av FMDV har ideell vevsfordeling i mus.101

Utfordringer i induksjon av langvarig immunitet

Det er en betydelig endring av T-lymfocyttsubpopulasjoner, funksjonell kompetanse og overflod etter infeksjon med forskjellige serotyper av FMDV.102 Det er en nedregulering av boCD4 pluss og boCD8 pluss T-celler inntil 48 timer etter infeksjon (pi). Imidlertid observeres nedregulering av boWC1 pluss T-celler opp til 48 hk med FMDV serotype O. Lymfocytter fra vaksinerte dyr viste en signifikant oppregulering av boCD4 plus , boCD8 pluss og boWC1 pluss T-celler etter eksponering for FMDV. 102

Etter naturlig infeksjon er det en signifikant økning i 3A-NS-proteinekspresjon i lymfocytter forskjellige ved forskjellige sykdomsforløp, noe som fører til forbigående immunsuppresjon av CD4 pluss og CD8 pluss T-celler. 34

Ødeleggelse av vertsproteinhandelen av NS-proteiner, spesielt 3A, forstyrrer fullstendig, så fremkaller ikke en CD8 pluss T-cellerespons,31 På grunn av svak CTL vedvarte viruset i dyret. Integrinreseptorer medierer benmargsavledet DC-apoptose, og hindrer vertens medfødte immunitet.32 Et annet viktig fenomen som interfererer med vertsimmunitet er Lbpro, et svært konservert domene som spiller en viktig rolle ved å hemme ubiquitinering av nøkkelsignalmolekyler ved aktivering av type I IFN-respons som retinsyreinduserbart gen I (RIG-I), TANK-bindende kinase 1 (TBK1), TNF-reseptorassosiert faktor 6 (TRAF6) og TRAF3.103 Dette reduserer nivået av umiddelbar og tidlig initiering av IFN mRNA og IFN-stimulerte genprodukter.102 Videre blokkerer 3Cpro intra-Golgi-transporten ved å bryte ned proteinet som kreves for intra-Golgi-transport.

Guzman et al33 og Joshi et al34 analyserte surrogatresponser for CTL-drap, slik som spredning eller produksjon av IFN ved CD8-uttrykkende celler som ble rapportert, men mange CD8-plussuttrykkende lymfocytter som ikke er CTL-er som produserer IFN, inkludert NK-celler og undergrupper av δ T -celler. 35–37,39,104

Aktiviteten til CTL evaluert 10 dager etter utfordringen med Ad5-FMDV-3C indikerte en signifikant økning i CTL-aktiviteten 10 dager etter utfordringen sammenlignet med boost-nivåer, men gikk tilbake til baseline-nivåene innen 17 dager etter utfordringen.17 Et forsøk på å evaluere CTL-aktivitet på dag 4 klarte imidlertid ikke å få nok celler. Dette skyldtes lymfopeni og immunpatologi indusert av FMDV. Det er en positiv sammenheng mellom IFN-respons og vaksineindusert beskyttelse i tillegg til en nedgang i langsiktig persistens av MKS-viruset.38

I følge Oh et al er 38 CD4 pluss T-celler den viktigste multipliserende fenotypen og IFN-produserende celler.

Uavhengig av FMDV-serotype, nådde serum IFN- en topp 2–3 dager etter infeksjon, lymfopeni korresponderte med topp viremi og serum IFN-respons, og sirkulerende plasmocytt dendritiske celler (pDC) og in vitro pDC IFN-produksjon falt forbigående etter 48 timer. Uavhengig av FMDV-serotypen som ble injisert eller alderen på det berørte dyret, ble aldri infeksjon av lymfocytter eller pDC-er funnet.39

Genereringen av IFN- fra monocyttavledede DC-er (MoDC-er) og hudavledede DC-er (hud-DC-er) undertrykkes under den akutte fasen av svineinfeksjon. Denne påvirkningen skjer i takt med økte virale titere i blodet, men disse cellene infiseres ikke produktivt. Interessant nok endres ikke kapasiteten til disse DC-ene til å ta opp partikler og behandle antigener, noe som viser at antigener ikke påvirker deres evne til å ta opp partikler og behandle antigener.35

Konklusjon

Basert på litteratur- og forskningsgapet ovenfor, sender den følgende anbefalinger. Cellulær internalisering, glykosyleringsmønster, antigenpresentasjon og mekanismer for positiv seleksjon (patogen stammeutvikling) av de tradisjonelle vaksinene bør studeres. Vaksineindusert CD8 pluss T CMI styrker den langvarige immunresponsen og kryssbeskyttelsen. Det er en rolle for δ T-cellereseptorer i immunpatogenese, persistens og CTL-produksjon, som bør studeres grundig. Rekombinant protein, under bruk av flowcytometer, og ELISpot ELISA for analyse av vaksinepartikkelinternalisering, antigenpresentasjon og vurdering av antigenpresenterende cellekrysstale.

Det bør utvikles nye nettbaserte verktøy som vil vise effekten av sidekjeder på B- eller T-celleepitopen. Bruk av dyremodellinfeksjon og vaksineutvikling og effekttester bør søkes tydelig fordi det er en bemerkelsesverdig integrinreseptorforskjell hos laboratoriedyr, og svin og drøvtyggere er der. Beregningsmessig estimering av genomomfattende CTL-epitoper ved å integrere epitopformodningsverktøy i beregning av et stort antall virale sekvenser og påfølgende in vivo-evaluering har en stor fordel for å produsere vaksiner med langvarig beskyttelse og kryssbeskyttelsesevne.

Forkortelser

3A, ikke-strukturelt protein; Ad5, Adenovirus 5 Vector; 3Cpro, 3C protease (ikke-strukturelt protein); BEI, binære etylenminer; BHK celle; Baby hamster nyre celle; CD4 pluss , Klyngedifferensieringsfaktor fire positiv; CD8 pluss , Klyngedifferensieringsfaktor åtte positiv; cDNA, komplementært DNA; CTL, cytotoksiske T-celler; DC, dendritisk celle; ELISA, Enzyme-linked Immunosorbent assay; MKS, Munn- og klovsyke; FMDV, munn- og klovsykevirus; GM-CSF, Granulocytter og Monocytter Kolonistimulerende faktor; IFN-, interferon alfa; IFN-, interferon gamma; Ig, immunoglobulin; IL, Interleukin; LTR, Long terminal repeat; NK-celler, Naturlige drepeceller; NS-protein, ikke-strukturelt protein; P1-2A, Gen for strukturell proteinforløper; P1-2A3C3D, viral strukturell proteinforløper P1–2A og de ikke-strukturelle proteinene 3C og 3D; PBMC, perifert blod mononukleert; RT- PCR, revers transkripsjonspolymerasekjedereaksjon; SAT, sørafrikansk type; TGE, Forbigående genuttrykk; TGF, tumorvekstfaktor; TNF, Tumornekrosefaktor; Th-celler, T-hjelpeceller; VP1, viralt protein 1; δ T-celler, Gamma delta T-celler.

Datadelingserklæring

Dataene som er brukt i denne anmeldelsen er sekundære og er inkludert i artikkelen.

Bekreftelse

Jeg er veldig takknemlig overfor visepresidentens kontor for forskning og samfunnstjeneste ved University of Gondar for å ha gitt materiell og økonomisk støtte. Jeg takker også College of Veterinary Medicine and Animal Sciences, University of Gondar, for ytterligere anleggsstøtte.

Finansiering

Forfatteren takker University of Gondar, Research and Community Service visepresidentkontor.

Formidling

Forfatteren erklærer at det ikke er noen interessekonflikter i dette arbeidet.

Referanser

1. Kitching P, Hammond J, Jeggo M, et al. Global MKS-kontroll — er det et alternativ? Vaksine. 2007;25(30):5660–5664. doi:10.1016/j. vaksine.2006.10.052

2. Raza S, Siddique K, Rabbani M, et al. Mikrobiell patogenese i silicoanalyse av fire strukturelle proteiner av aftovirusserotyper avslørte signifikante B- og T-celleepitoper. Mikrob patog. 2019;128 (august 2018):254–262. doi:10.1016/j.micpath.2019.01.007

3. Arzt J, Belsham GJ. Overføring av munn- og klovsyke fra vedvarende infiserte bærerfe til naive storfe via overføring av orofarynxvæske. Veterinærverden. 2018;3:318. doi:10.1128/ mSphere.00365-318

4. Arzt J, Pacheco JM, Stenfeldt C. Patogenese av virulent og svekket munn- og klovsykevirus hos storfe. Veterinærverden. 2017;14:89. doi:10.1186/s12985-017-0758-759

5. Sobhy NM, Bayoumi YH, Mor SK, El-Zahar HI, Goyal SM. Utbrudd av munn- og klovsykdom i Egypt: molekylær epidemiologi, evolusjon og prognostisk betydning for hjertebiomarkører. Int J Vet Sci Med. 2018;6(1):22–30. doi:10.1016/j. nettopp.2018.02.001

6. Senthilkumaran C, Yang M, Bittner H, et al. Påvisning av genom, antigen og antistoffer i munnvæsker fra griser infisert med munn- og klovsykevirus. Kan J Vet Res. 2017;81:82–90.

7. Palinski RM, Bertram MR. Første genomsekvens av munn- og klovsykevirus serotype O sublineage Ind2001e fra Sør-Vietnam. Microbiol Resour Annunc. 2019;8: e01424–18. doi:10.1128/mra.01424-1418

8. Pulido MR, Sobrino F, Borrego B, et al. Dempet munn- og klovsykevirus-RNA som bærer en delesjon i den 3′ ikke-kodende regionen kan fremkalle immunitet hos svin. J Virol. 2009;83(8):3475–85. doi:10.1128/JVI.01836-08

9. Saravanan P, Iqbal Z, Selvaraj DPR, Aparna M, Umapathi V. Sammenligning av kjemiske ekstraksjonsmetoder for bestemmelse av 146S-innhold i munn- og klovsyke-olje-adjuvant vaksine. J Appl Microbiol. 2019;1(Rueckert 1985):1–9. doi:10.1111/jam.14465

10. Jamal SM, Belsham GJ. Munn- og klovsyke: fortid, nåtid og fremtid. Vet Res. 2013;44(1):1–14. doi:10.1186/1297-9716- 44-116

11. Robinson L, Knight-Jones TJ, Charleston B, et al. Global munn- og klovsykeforskningsoppdatering og gapanalyse: 7 - patogenese og molekylærbiologi. Transbound Emerg Dis. 2016;63(1):63–71. doi:10.1111/tbed.12520

12. Sreenivasa BP, Mohapatra JK, Pauszek SJ, et al. Rekombinant humant adenovirus-5 som uttrykker kapsidproteiner fra indiske vaksinestammer av munn- og klovsykevirus fremkaller en effektiv antistoffrespons hos storfe. Vet Microbiol. 2017;203:196–201. doi:10.1016/ j.vetmic.2017.03.019

13. Neilan JG, Schutta C, Barrera J, et al. Effekten av et adenovirus-vektorert munn- og klovsykevirus serotyper En underenhetsvaksine hos storfe ved bruk av en modell for direkte kontaktoverføring. BMC Vet Res. 2018;14(1):1–9. doi:10.1186/s12917-018- 1582-1

14. Pena L, Pires M, Koster M, et al. Levering av et munn- og klovsykevirus-tomt kapsidunderenhetsantigen med ikke-strukturelt protein 2B forbedrer beskyttelsen av svin. Vaksine. 2008;26 (45):5689–5699. doi:10.1016/j.vaccine.2008.08.022

15. Barteling SJ, Cassim NI. Svært rask (og sikker) inaktivering av munn- og klovsykevirus og enterovirus ved en kombinasjon av binær etylenimin og formaldehyd. Dev Biol (Basel). 2004;119:449–455

16. Rweyemamu MM, Umehara O, Giorgi W, Medeiros R, Neto DL, Baltazar M. Effekt av formaldehyd og binær etyleneimin (BEI) på integriteten til munn- og klovsykeviruskapsid. 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. Karakterisering av cytotoksisk T-lymfocyttfunksjon etter munn- og klovsykevirusinfeksjon og vaksinasjon. 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. Nytt vaksinedesign basert på defekte genomer som kombinerer trekk ved svekkede og inaktiverte vaksiner. PLoS One. 2010;5(4):1–11. doi:10.1371/ journal.pone.0010414

19. Núñez JI, Baranowski E, Molina N, et al. Syresubstitusjon i ikke-strukturelt protein 3A kan mediere tilpasning av munn- og klovsykevirus til marsvinet. J Virol. 2001. doi:10.1128/JVI.75.8.3977-3983.2001

20. Burman A, Clark S, Abrescia NGA, et al. Spesifisitet av VP1 GH-løkken av munn- og klovsykevirus for v 6-integriner. J Virol. 2006;80(19):9798–9810. doi:10.1128/JVI.00577-06

21. Dicara D, Burman A, Clark S, et al. Munn- og klovsykevirus danner et svært stabilt, EDTA-resistent kompleks med sin hovedreseptor, integrin v 6: implikasjoner for smittsomhet. J Virol. 2008;82(3):1537–1546. doi:10.1128/JVI.01480-07

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

23. Mckenna TS, Lubroth J, Rieder E, et al. Reseptorbindende sted-deleted munn- og klovsykevirus (FMD) beskytter storfe mot MKS. 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. Beskyttelse av storfe mot munn- og klovsyke med et syntetisk peptid. Vitenskap. 1986; 232:639-641. doi:10.1126/science.3008333

25. Gómez N, Salinas J, Escribano JM, et al. Beskyttende immunrespons mot munn- og klovsykevirus med VP1 uttrykt i transgene planter beskyttende immunrespons mot munn- og klovsykevirus med VP1 uttrykt i transgene planter. J Virol. 1998;72:2–5.

For more information:1950477648nn@gmail.com