Modifikacija Zika vakcine koja je ciljano uklanjala epitop povezan s ADE preusmerila je zaštitu u miševima na CD8+ T ćelije. Iako su T ćelije efikasno kontrolisale infekciju kratkoročno, ta zaštita je nestala do 12 nedelja. Analize su pokazale da su četiri mutacije poremetile obradu prM i smanjile neutralizaciju zrelog virusa, što naglašava rizik da izmene antigena kako bi se sprečio ADE mogu oslabiti dugotrajnu antitelsku zaštitu.
Izmena Zika vakcine Preusmerila Zaštitu Na CD8+ T Ćelije — Kratkotrajno, Ali Poučno
Fusion-loop mutations shifted Zika vaccine protection onto CD8 T cells while weakening antibodies against mature virus. (CREDIT: La Jolla Institute for Immunology)
Modifikovana eksperimentalna Zika vakcina u miševima pružila je snažnu, ali kratkotrajnu zaštitu koja je gotovo isključivo zavisila od CD8+ T ćelija, dok su antitela bila slabo sposobna da neutralizuju zreli virus. Suprotno tome, nemodifikovana vakcina koja je aktivirala i antitela i T ćelije ostvarila je dugotrajniju zaštitu.
Šta su istraživači uradili
Tim sa La Jolla Institute for Immunology uporedio je dve verzije eksperimentalne vakcine zasnovane na premembranskom (prM) i ovojnicom (E) proteinu Zika virusa: jednu sa prirodnim proteinima (WT) i drugu sa četiri mutacije u tzv. fusion-loop regionu (T76R, Q77E, W101R, L107R). Te su mutacije bile zamišljene da smanje rizik od antibody-dependent enhancement (ADE) — pojava u kojoj unekoliko vezana, nenulitna antitela mogu pogoršati infekciju kod srodnih virusa (npr. dengue).
Characterization and validation of Z-prM/E DNA vaccines. (CREDIT: Nature Microbiology)
Ključni eksperimentalni rezultati
Miševi su primili tri doze DNA vakcine, a dve nedelje nakon poslednje doze obe formulacije su u početku štitile od izazova (1.000 FFU i čak od 1.000.000 FFU u letalnom testu). Oba seruma su izgledala da stimulišu antitela protiv E proteina i aktiviraju CD4+ i CD8+ T ćelije.
Međutim, transfer seruma otkrio je razliku: serum iz miševa vakcinisanih WT vakcinom prenosio je zaštitu na nevakcinisane životinje, dok serum iz grupe sa fusion-loop mutacijom nije pružio značajnu zaštitu. To je ukazalo da mutantna vakcina ne štiti preko neutralizujućih antitela.
Z-prM/E-WT and Z-prM/E-FLM DNA vaccines induce robust immune responses in C57BL/6-WT and Ifnar1−/− mice. (CREDIT: Nature Microbiology)
Deplecija i transfer CD8+ ćelija
Kada su istraživači depletovali >99% CD8+ T ćelija kod vakcinisanih miševa, zaštita koju je pružala mutantna vakcina drastično je pala. Obrnuto, prenos od najmanje 95% pročišćenih CD8+ T ćelija iz vakcinisanih donora u nevakcinisane životinje značajno je smanjio infektivni virus u jetri, testisima i serumu. Time je pokazano da su CD8+ T ćelije bile i neophodne i dovoljne za kratkotrajnu zaštitu u tom modelu.
Uloga interferon-gama
Blokada interferon-gama povećala je količinu infektivnog Zika virusa u mozgu, slezini i serumu kod životinja koje su imale zaštitne CD8+ ćelije, što ukazuje da i ovaj citokin doprinosi efektu T ćelija.
Representative Dot Plots for Cytokine Production Experiments. (CREDIT: Nature Microbiology)
Zašto je zaštita bila kratkotrajna
Kada su miševi izazvani 12 nedelja nakon vakcinacije, razlika između vakcina postala je očigledna: WT vakcina i dalje je pružala robustnu zaštitu (infektivni virus praktično nedetektilan), dok je grupa sa fusion-loop mutacijom gubila zaštitu — nivo infektivnog virusa i viralnog RNK nije se značajno razlikovao od nevakcinisanih kontrola.
Iako su pre izazova mereni nivoi antitela prema E proteinu i ukupne T-ćelijske reakcije izgledali slični između grupa, dalje neutralizaciono testiranje otkrilo je problem: početni testovi su koristili virus uzgajan u ćelijama komaraca (mešavina zrelih i nezrelih čestica), dok je ispitivanje protiv zrelog virusa proizvedenog u ljudskim Vero ćelijama koje eksprimiraju furin pokazalo da je samo 4 od 11 uzoraka iz mutantne grupe imalo detektabilnu neutralizujuću aktivnost. Prosečna neutralizacija zrelog virusa bila je značajno niža nego kod WT vakcine.
Z-prM/E-FLM RNA Vaccine Mediates Protection via CD8+ T cells in HLA-B*0702 Ifnar1−/− Mice. (CREDIT: Nature Microbiology)
Analize su pokazale da virus-like čestice koje proizvodi mutantni antigen sadrže pretežno neisečen prM — znak narušenog sazrevanja. Strukturno modeliranje sugeriše da izmene naboja u blizini mesta sečenja od strane enzima furin mogu ometati prM obradu. Dakle, mutacije uvedene da bi se smanjio ADE neočekivano su poremetile sazrevanje vakcinalnih čestica i time oslabile sposobnost da se generišu antitela protiv zrelog virusa.
Generalnost nalaza i ograničenja
Ključni eksperimenti ponovljeni su i na self-amplifying RNA platformi u miševima koji izražavaju ljudski HLA klase I, i zaštita je opet zavisila od CD8+ T ćelija, što ukazuje da rezultat nije specifičan samo za DNA platformu. Ipak, svi eksperimenti su izvođeni u miševima (uključujući modele sa izmenjenom interferon signalizacijom), pa ovi nalazi ne predviđaju direktno ishod u ljudi.
Šta ovo znači za razvoj vakcina
Rad upozorava da uklanjanje ili izmena antigenskih epitopa povezanih sa ADE može imati neočekivane posledice na strukturu i sazrevanje vakcinalnih čestica, što može oslabiti dugotrajnu neutralizujuću imunost. Studija takođe naglašava važnost merenja T-ćelijskih odgovora pri oceni kandidata za Zika i srodne ortoflavivirus vakcine — kandidat može delovati zaštitno ubrzo nakon vakcinacije, čak i kada su neutralizujuća antitela protiv zrelog virusa slaba.
Dalji rad treba da istraži kako zadržati bezbednost u pogledu ADE, a istovremeno dizajnirati vakcine koje generišu trajne kombinovane antitelo- i T-ćelijske odgovore, ili široko zaštitne vakcine koje ciljaju više srodnih virusa.
Napomena: Studija je objavljena u časopisu Nature Microbiology; rezultati su iz miševih modela i ne znače automatski isti ishod kod ljudi.
Pomozite nam da budemo bolji.
