Картирование антигенов норовируса человека во время инфекции показывает широту гуморального иммунного ответа.

npj Вакцины, том 8, Артикул: 87 (2023) Цитировать эту статью

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Норовирусы человека (HuNoV) являются основной причиной острых гастроэнтеритов во всем мире. Гуморальный иммунный ответ играет важную роль в устранении инфекций HuNoV, а выяснение антигенного ландшафта HuNoV во время инфекции может пролить свет на мишени антител для разработки вакцин. Здесь мы использовали фаговый дисплей с помощью Jun-Fos геномной библиотеки HuNoV геногруппы GI.1 и глубокое секвенирование для одновременного картирования эпитопов сывороточных антител шести человек, инфицированных GI.1 HuNoV. Мы обнаружили как уникальные, так и общие эпитопы, широко распространенные как среди неструктурных белков, так и среди основного капсидного белка. Повторяющиеся профили эпитопов позволяют предположить присутствие иммунодоминантных антител среди этих людей. Анализ сыворотки, собранной продольно у трех человек, показал наличие существующих эпитопов в сыворотке до заражения, что позволяет предположить, что эти люди ранее перенесли инфекцию HuNoV. Тем не менее, вновь обнаруженные эпитопы появились через семь дней после заражения. Эти новые сигналы эпитопов сохранялись в течение 180 дней после инфицирования наряду с эпитопами до инфекции, что указывает на постоянную выработку антител, распознающих эпитопы от предыдущих и новых инфекций. Наконец, анализ библиотеки геномного фагового дисплея GII.4 с сыворотками трех человек, инфицированных вирусом GII.4, выявил эпитопы, которые перекрывались с эпитопами, выявленными при выборе аффинности GI.1, что указывает на наличие перекреста GI.1/GII.4. -реактивные антитела. Результаты показывают, что геномный фаговый дисплей в сочетании с глубоким секвенированием может характеризовать антигенные ландшафты HuNoV из сложных поликлональных сывороток человека, чтобы выявить время и широту гуморального иммунного ответа человека на инфекцию.

Норовирусы человека (HuNoV) являются основной причиной как спорадических случаев, так и эпидемических вспышек гастроэнтерита, вызывая около 200 000 смертей и создавая глобальное экономическое бремя в размере 60 миллиардов долларов США каждый год1,2,3. Норовирусы (NoV) относятся к семейству Caliciviridae и подразделяются на 10 геногрупп (GI-GX) и 49 генотипов. Пять геногрупп NoV (I, II, IV, VIII и IX), содержащие 38 различных генотипов, способны инфицировать человека4. Обширное разнообразие последовательностей HuNoV приводит к ускользанию от иммунитета, создавая потенциальное препятствие в разработке вакцины широкого защитного действия.

Геном NoV представляет собой одноцепочечную РНК с положительным смыслом длиной примерно 7,5 тысяч оснований (кб) и организованную в три открытые рамки считывания (ORF). ORF1 кодирует большой полипротеин, который процессируется в шесть неструктурных белков, участвующих в репликации вируса, включая NS1/2 (p48), NS3 (нуклеозидтрифосфатаза или NTPаза), NS4 (p22), NS5 (VPg), NS6 (протеаза) и NS7 (РНК-зависимая РНК-полимераза, или RdRp). ORF2 и ORF3 кодируют основной (VP1) и второстепенный (VP2) капсидные белки соответственно. Основной капсидный белок VP1 состоит из короткого N-концевого плеча, оболочкового (S) домена и выступающего (P) домена. Домен S поддерживает целостность сборки капсида NoV. Домен P напрямую связывается с антигенами гистогруппы крови (HBGA) для инфицирования клеток человека5,6. Домен P далее делится на субдомены P1 и P2, причем субдомен P2 выходит на внешнюю поверхность и сильно варьируется по последовательности, что облегчает уход от гуморального ответа7. Минорный капсидный белок VP2 связывается с консервативным мотивом в S-домене VP1. Его функция остается неясной, хотя он взаимодействует с вирусной геномной РНК мышиного NoV8.

Гуморальный иммунный ответ против инфекций HuNoV играет решающую роль в клиренсе вируса и защите от последующих инфекций6. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что гуморальный иммунитет является более эффективным и продолжительным, чем Т-клеточный иммунитет, при лечении инфекций HuNoV9. Идентифицировано множество эпитопов моноклональных антител (mAb) к HuNoV. В недавнем обзоре обобщены более 70 опубликованных исследований, разграничивающих линейные и конформационные эпитопы, в основном находящиеся в VP1, для 307 уникальных моноклональных антител9. Хотя картирование эпитопов в моноклональных антителах имеет решающее значение для разработки рациональной вакцины, оно не может полностью охватить поликлональный гуморальный иммунный ответ. Чтобы получить полное представление о гуморальном иммунитете против норовирусных инфекций, необходима идентификация эпитопов в поликлональных сыворотках человека. Предыдущая работа оценивала поликлональные человеческие сыворотки как у людей, инфицированных HuNoV, так и у участников испытаний вакцины, и определяла наличие защитного иммунитета и перекрестно-реактивных блокирующих антител в этих двух когортах10,11,12,13,14,15. Уровень антител, блокирующих HBGA, в сыворотке увеличивается после заражения HuNoV и естественных инфекций10,11,12,14. В дальнейшем исследовании был изучен серологический репертуар сывороток до и после иммунизации трех участников испытания бивалентной вакцины и выявлено нейтрализующее антитело с широким защитным действием и его перекрестно-реактивный эпитоп15. Тем не менее, полный антигенный ландшафт HuNoV остается неполным. Комплексная карта эпитопов HuNoV обеспечит систематическое представление о гуморальном иммунном ответе во время инфекции HuNoV. Такие карты могут ответить на такие вопросы, как какие эпитопы распознаются во время инфекции HuNoV, отличается ли антигенный ландшафт HuNoV от человека к человеку, меняется ли ландшафт по мере прогрессирования инфекции и существуют ли среди HuNoV консервативные и иммунодоминантные эпитопы.