Разработване на ваксина срещу болестта шап и предизвикателства при индуцирането на дълготраен имунитет: тенденции и настоящи перспективи

Резюме:

Шап (шап) е изключително заразно вирусно заболяване по добитъка, причинено от вида на вируса на шапа и мишките: Aphthovirus, което причинява сериозно икономическо въздействие както върху отделните фермери, така и върху националната икономика. Много опити за усъвършенстване на ваксина срещу шап не успяха да предизвикат стерилен имунитет. Класическите методи за производство на ваксини се дължат на селективното натрупване на мутации около антигенни и свързващи места. Реверсия на агента чрез положителна селекция и рояк от квазивидове, използването на този метод е неприложимо за използване в неендемични райони. Химичното атенюиране с помощта на бинарен етиленимин (BEI) защитава целостта на капсида и създава изразен имунитет срещу заразения щам.

Шапът е вирусно заболяване, което засяга имунната система на животното. Вирусът на болестта шап може да нахлуе в животинските клетки, да разруши клетъчните мембрани и вътрешните органи, да наруши имунната функция на животните и да ги направи податливи на инфекция от други патогени.

В същото време ваксинирането на ваксината срещу болестта шап може да подобри имунитета на животните и да ги направи имунизирани срещу вируса. След като ваксинацията е успешна, животното ще произведе антитела и когато бъде изложено отново на вируса на шап, то ще може бързо да произведе имунен отговор, ефективно предотвратявайки по-нататъшно заразяване на вируса и причиняване на заболяването да се случи.

Следователно, подобряването на имунитета на животните, особено чрез ваксинация срещу шап, е важно средство за предотвратяване на шап. В същото време научното управление на храненето и санитарните условия, както и мерките за предотвратяване на епидемии също могат да помогнат за намаляване на разпространението на вируса и появата на шап. От тази гледна точка трябва да помислим дали човешкото тяло трябва да обърне внимание на подобряването на имунитета. Cistanche може значително да подобри човешкия имунитет. Cistanche също има антивирусни и противоракови ефекти, които могат да засилят способността на имунната система да се бори и да подобри имунитета на организма.

Click cistanche tubulosa ползи

Вирусни антигени, които са химически синтезирани или експресирани във вируси, плазмиди или растения, са изпробвани при ваксинирането на животни. ДНК ваксини, експресиращи или структурни, или неструктурни протеинови антигени, се опитват да имунизират животни. Използването на интерлевкини като генетичен адювант за ДНК ваксини има обещаващ ефект. Въпреки че предизвикателствата за индуциране на стерилен имунитет се крият в неструктурни (NS) протеини на шап, които са отговорни за апоптозата на дендритни клетки и имат отрицателни ефекти върху лимфопролиферативните отговори, които водят до преходна имуносупресия. Освен това, унищожаването на трафика на протеин на гостоприемника от неструктурни протеини потиска CD8 плюс Т-клетъчна пролиферация. Този преглед се опита да разгледа множество подходи за изпитвания за разработване на ваксини и тесните места при създаването на стерилен имунитет.

Ключови думи:

Ваксина срещу шап, дълготраен имунитет, стерилен имунитет.

Заден план

Шап (шап) е изключително заразна вирусна инфекция на добитъка, причинена от вируса на шапа и мишките, род: Aphthovirus и семейство Picornaviridae; което нанася сериозни икономически загуби.1,2 Домашните и дивите копитни животни са силно засегнати от шап.3–5 5S протомерите се произвеждат спонтанно от отделни зрели протеини; VP1, VP3 и VP0, пет от които се събират в 12S пентамер. Докато вирусният капсид 75S се формира от сглобяването на 12 пентамера, 6,7 се съобщава, че пълният антиген 146S на вируса на шап (FMDV) има много подобна антигенна специфичност на вирусния капсид.8,9 Foot-and - вирусът на заболяването на устата има широк набор от гостоприемници, висока степен на генетична вариация и големи антигенни различия и има седем серотипа (A, O, C, Asia1, SAT1, SAT2 и SAT3) и повече от 100 сероподтипа.10 Поради квази-видовия рояк всяка година се появяват и много нови варианти. Няма кръстосан имунитет, индуциран от седемте серотипа. Освен това има само частичен кръстосан имунитет между различните подтипове на един и същ серотип.11 Вариабилността и полиморфизмът на шапа правят превенцията и контрола на шапа много трудни.10 Аденовирусен рекомбинантен шап, експресиращ P12A и 3C протеини от различни серотипове, има показва защитен ефект.12–14

Класическите инактивирани ваксини имат много недостатъци, включително термична нестабилност, краткотраен имунитет, висока цена, риск от рекомбинация с диви щамове и реверсия на патогенността.11,15,16

Въпреки 90 години изследвания, няма ефективна ваксина, която да създава стерилен и солиден имунитет срещу шап, но болестта остава ензоотична в големи райони на земното кълбо. Много опити за разработване на ваксина срещу шап не успяха да индуцират стерилен имунитет, със слаба кръстосана серотипна защита и недостатъчна продължителност на имунитета.17 Класическите методи за производство на ваксина, като серийното преминаване на вируса върху клетъчна култура,18 в непозволено животни и неговият естествен гостоприемник са успели да отслабят вируса. Това се дължи на селективното натрупване на мутации около антигенни и свързващи места.19–21 Въпреки това, използването на реверсия на агента чрез положителна селекция и метода на квазивидовия рояк е неприложимо за използване в неендемични области.22 ДНК и протеиновите технологии са подобрили изследването чрез модифициране на интегринови рецептори,23 използвайки синтетични пептиди, които могат да бъдат в състояние да индуцират явен имунен отговор в животното.24 Т-хелперните клетъчни епитопи, присъщи на областта на бримката G–H, са мощни В-клетъчни епитопи, които индуцират хуморален имунитет.25 Използването на рекомбинантен интерферон (IFN) и говежди интерлевкин 18 (IL-18) като адювант е засилил дългосрочния имунитет при лабораторни животни.26,27

Напоследък рекомбинантните живи векторни ДНК ваксини са мощни цитотоксични Т-лимфоцити (CTL) индуктори, 28, 29 За да се изрази този ефект при шап, е необходим подходящ адювант. 30 За да се преодолее този ефект, рекомбинирането на суперсемейството Ig на гостоприемника и епитопа на шапа подобри хуморалния и клетъчен имунен отговор на животното.

Проблемът с тесните места при индуцирането на стерилен и дълготраен имунитет е възпрепятстван от разрушаването на трафика на протеин на гостоприемника от неструктурни (NS) протеини, особено 3A, така че не предизвиква клъстерна диференциация 8 положителен (CD8 плюс) Т-клетъчен отговор поради слаб CTL и вирусът персистира в животното.31 Рецепторите на интегрин, които медиираха апоптозата на дендритни клетки (DC), получени от костен мозък, възпрепятстваха вродения имунитет на гостоприемника.32 Guzman et al33 и Joshi et al34 анализираха сурогатни отговори за убиване на CTL, като пролиферация или производство на IFN от CD8 експресиращи клетки, но много CD8 плюс експресиращи лимфоцити, които не са CTL, произвеждат IFN, включително естествени клетки убийци (NK) и подгрупи от гама делта (δ) Т-клетки. 35–37

Според Oh et al,38 отговорът на IFN може да бъде рестимулиран при ваксинирани говеда, които са показали високо ниво на титър на неутрализиращи вируса антитела в циркулацията в деня на заразяването, което има пряка връзка с индуцираната от ваксината защита с IFN - и неутрализиращо антитяло. Освен това, CD4 плюс Т-клетките са основният процъфтяващ фенотип и IFN-продуциращи клетки. Въпреки това, при естествена инфекция, имаше лимфопения, която се припокриваше с пикова виремия и серумен IFN-отговор, докато in vivo броят на плазмоцитите DC (pDC) и in vitro pDC IFN-секрецията спаднаха за кратко в рамките на 2 дни след инфекцията.39 Производството на IFN- от DCs, получени от моноцити (MoDCs) и DCs, получени от кожата (кожни DCs) се инхибира в острата фаза на инфекцията на свинете.40 Има също така индукция на апоптоза в незрели дендритни клетки от FMDV.32 За преодоляване на имунната патогенеза на вируса чрез стимулиране на производството на антитела и Т-клетъчната пролиферация, по-високи нива на CTL активност и експресия на IFN в CD8 Т-клетките са постигнати чрез синтетични олигонуклеотиди като адюванти на мукозни ваксини.41 Основната цел на тази статия е да се прегледат тенденциите в разработването на ваксина срещу шап и предизвикателства за предизвикване на стерилен и дълготраен имунитет.

Атенюирана и инактивирана ваксина

Имаше много опити за подобряване на живи атенюирани ваксини срещу шап чрез конвенционални методи, като серийно преминаване в животни, които не са разрешени, или клетъчна култура. Атенюацията се постига чрез пасиране в нечувствителни видове, като мишки, зайци и ембрионални яйца, докато загуби вирулентността си при говеда. Серийни пасажи на шап C-S8c1 при висока множественост на инфекция в клетъчна култура доведоха до дефектен геном (C-S8p260), който беше напълно защитен за мишки срещу смъртоносно заразяване с шап C-S8c1 и безопасен за свине след ваксинация с единична доза на C-S8p260.42 Той също така индуцира високи титри на неутрализиращи антитела и активирани Т-клетки при свине.42

Серийното контактно предаване на силно патогенния, адаптиран към свине изолат O Taiwan 97 при свинете значително намалява вирулентността след 14-ия пасаж на прасето и го премахва след 16-ия пасаж.43 Промените на аминокиселините по време на in vivo пасажите са силно тихо заместване и промени в VP1 (1D) бяха преходни. Разработването на ваксина срещу шап в гостоприемници, които нямат разрешение, може да задейства агента да използва други клетъчни рецептори, различни от Arg-GlyAsp (RGD), тестът за плака в теста BHK 21 може да покаже отрицателен резултат, докато вирусът е непокътнат.43 Заместване на аминокиселината страничните вериги, разположени близо до капсидната интерсубединица от друга аминокиселина, биха могли да установят нови дисулфидни връзки или електростатични взаимодействия между интерфейсите на субединиците и или се проектира, или инициира, че може да се използва за инфекция чрез увеличаване на топлинната толерантност на ваксиналните щамове, 44 използвайки настоящите процедури, на ваксините срещу шап които са по-малко зависими от идеална студена верига. Щамовете C-S8p260 на шам са сегментирани, както и репликационно-компетентни, което може да осигури основата за атенюация на ваксините с две бариери за безопасност.45

Повечето изследвания показват, че инактивирането на животински модел FMDV с помощта на аминокиселинно заместване в 2C не се открива в C-S8c1, но присъства в малка част от адаптирания към морско свинче FMDV. повторното въвеждане на вируса, адаптиран към морско свинче, в свинете. Тези констатации показват как въвеждането на малцинствен вариант на вируси в изкуствен гостоприемник може да се повиши до тяхното господство, когато оригиналният вид гостоприемник е повторно заразен.47 В допълнение към тази положителна селекция и квази-видов рояк, ваксиналният щам може да се превърне в патогенен щам. 22

Инактивирането на вируса чрез използване на формалин и ендонуклеаза не успява да инактивира вируса и съответно да разгради антигенните места.48 Бинарният етиленимин (BEI) също се използва за атенюиране на вируса, като същевременно се запазва целостта на капсида.15,49 BEI- инактивирани шапни клетъчни рецептори, интегрини, се използват за прикрепване и интернализация в култивирани клетки, взаимодействието се медиира от аминокиселинен остатък, разположен в GH бримката на VP1 капсиден протеин.49 FMDV-специфични моноклонални антитела или синтетичен пептид показват свързване на BEI- инактивираните шап са интернализирани чрез тяхното съвместно локализиране с маркерния протеин в BHK-21, медиирано от интегрин-свързващия мотив RGD.50 В допълнение, BEI-инактивирането не влияе на антигенността на GH бримката.20,51 Инактивирането на BEI, запазената вирионна архитектура и рецепторите благоприятстват интернализацията на вируса в култивирани клетки, както и in vivo, се медиира от разпознаване на интегрин, 47,52,53 обаче, количественото определяне на целия вирус показва минимален резултат в сравнение с този на формалин инактивиране (65–71,6 процента), докато BEI инактивирането е 44,2 процента .49

Последователното преминаване на тип C FMDV от свине и морски свинчета и поддържано в свине и мишки с кърмачета води до замествания на аминокиселини (I2483T в 2C, Q443R в 3A и L1473P в VP1). Заменената аминокиселина (L1473P), до интегрин-свързващия RGD мотив, премахва растежа на вируса в различни клетъчни линии и променя неговата антигенност.47 Друго проучване, проведено от Burman et al20, разкрива, че една единствена аминокиселинна промяна в RGD плюс 1 и RGD плюс 4 места инхибира прикрепването на вируса и инфекцията, улеснена от v 6 или v 8, но вирусът използва v 3 за прикрепване на клетката. Заместванията с метионин или аргинин на мястото на свързване са ефективни инхибитори за v 6. Два левцинови остатъка в петна RGD плюс 1 и RGD плюс 4 стабилизираха свързването в зависимост от структурата непосредствено на С терминала към RGD.20,54 EDTA-устойчиво свързване към v 6 е отличителен белег и се очаква стабилният комплекс с неговия клетъчен рецептор да доведе до значителна висока инфекциозност на шапа.21

Заместването на аланин с левцини на първа и четвърта позиция в местата RGD плюс 1 и RGD плюс 4 води до инхибиране на свързването на вируса и прикрепването на вируса към v 6 или v 8. Въпреки това, вирусът използва v 3 за влизане в клетката.20 Докато Щамове, адаптирани към клетъчна култура, използват хепаран сулфат протеогликани (HSPG) като алтернативен рецептор. Потвърждаването на техните ектодомени и лиганд-свързващото състояние на интегрините е важен фактор за тропизма на вирусите.54

Вирусите, свързващи хепаран сулфат, интернализираха ефективно DC, но не представиха антиген на лимфоцитите, предизвиквайки специфичен IgG отговор за шам.55 Тези резултати показват, че DC интернализацията на шапа е най-ефективна за вируси на ваксина с HS-свързващ капацитет, но HS свързването не е изключително изискване.

Селективният натиск, упражняван от хуморалния имунен отговор на гостоприемника, има важна роля както в селекцията, така и в стабилизирането на антигенните варианти на FMDV, което води до промяна в клетъчния тропизъм. In vitro, тестове разкриват, че паралелното преминаване на шап в присъствието на суб-неутрализиращи хомоложни серуми води до поддържане на мутанти.56 Въпреки това, размножаването на шап тип А24, който съдържа SGD последователност в мястото на свързване на клетъчния рецептор, е инокулирано при говеда , вирусът расте слабо в BHK-21 клетки и последователността се поддържа стабилно по време на размножаване в BHK-21 клетки, експресиращи говежди V 6 интегрин (BHK3 V 6), както и при експериментално инокулирани и контактни говеда .56

От две независими предавателни вериги при говеда има геномни промени, дължащи се на последователно преминаване на BHK-21-клетъчно адаптиран (свързващ хепаран сулфат) щам на шап. Вариант от див тип с аминокиселинна мутация при VP1 356 беше бързо избран за in vivo вирусна репликация.57

Делеционните гени кодират NS протеина, който не е от решаващо значение за вирусната репликация in vitro, е алтернативна техника за генериране на живи атенюирани ваксини. Въпреки това, за да бъде полезен като ваксина, този делеционен вирус все още трябва да може да се репликира в податливи животни. Предимството на този подход, в сравнение с класическия метод на атенюация, който обикновено въвежда мутации на ограничен брой места, е, че рискът от връщане към вирулентност е значително намален58, а NS протеините са мощни Т-клетъчни епитопи.59

Ефектът е показан при генетично модифицирани щамове на ваксина срещу шам с някои аминокиселинни заместители на антигенните места, с подобни свойства на растеж като дивия вирус, за които е доказано, че напълно защитава животното от предизвикателство, но със способността да се репликира in vitro.60

Спешната ваксина срещу шап с двоен маслен адювант показва намаляване на виремията и засенчването на вируса и не показва клинични признаци. Имаше последователно откриване на IL-6, IL-8 и IL-12 при ваксинирани животни.61 Докато други цитокини IL-1, IL-2, TNF , TGF и интерферони не са открити; това показва, че ваксината не е предизвикала системен възпалителен отговор, както и системно повишаване на активността на Т лимфоцитите, което е свързано с краткотрайна защита срещу шап.61

Рекомбинантният човешки IL-2 е мощен хуморален имунен индуктор в миши модел ваксина срещу шап.62 Ваксинираните животни остават положителни за сероконверсия в продължение на 7-8 месеца и системните нива на цитокините (IL-6, IL{{5 }} и IL-12) се увеличава след ваксинация.63

Празни вирусни капсиди

Празните вирусни капсиди, известни също като вирусоподобни частици (VLP), включват целия репертоар от имуногенни места, открити върху непокътнати вируси, но липсват инфекциозни нуклеинови киселини и включват клонирането на вирусния геном, което е от съществено значение за синтеза, обработката и сглобяването на вирусни структурни протеини в празни вирусни капсиди (P1-2A и 3Cpro кодиращи гени; Фигура 1).64 Празните капсиди се произвеждат естествено in vitro в клетъчна култура, антигенно подобни са и са имуногенни.65

Използването на празна капсидна ваксина е обещаващ кандидат, тъй като заобикаля използването на вируса в производството на ваксини и запазва конформацията на епитопите.45 Освен това, няма риск от реверсия на вируса и рекомбинация с дивите щамове. Клетки на бозайници, растящи в суспензия без серум, са използвани за преходна генна експресия (TGE) на рекомбинантни празни капсиди на FMDV.66 Идентифицирането на ваксинирани от заразени или реконвалесцентни животни е лесно с помощта на наличната в момента технология.67-69

Субединична ваксина

Субединичната ваксина съдържа вирусни антигени, събрани чрез химическа екстракция или био-експресия на минимално количество невирусни антигени в културална среда.70 Изследователите са разкрили, че VP1 е един от капсидните протеини на вируса на шапа, който е имал значително повърхностно излагане през 70-те години на миналия век. и последните постижения в структурната вирусология.71

Генното инженерство е използвано за мутиране на части от генома или за премахване на протеин-кодиращ регион на VP1 в последните опити за създаване на атенюирани ваксини. Използвайки рекомбинантна ДНК, беше конструиран вирус с RGD рецепторно свързващо място върху VP1, отстранен FMDV.72 При 7- до 10-дневни мишки или прасета този вирус не успя да се прикрепи към клетките и не предизвикват инфекция.73

VP1 капсидният протеин на FMDV и карбокси-терминалната област на VP1 има G–H бримка, която е силно имуногенна, съответстваща на В-клетъчните епитопи. Химически синтезиран пептид, състоящ се от региони (остатъци 141 до 158) на вирусен покриващ протеин (VP1) от вируса на шапата серотип O, провокира високи нива на неутрализиращи антитела и защитава говедата срещу интрадермолингвална инокулация на инфекциозен вирус,24 което предполага важността на G –H бримка при индуциране на хуморален имунен отговор. VP1 също така съдържа хиперпроменливата област и имуногенното място; използването на мястото би било основата за широка имуногенност.74

Включването на IFN като генетичен адювант доведе до забавена поява на клинични признаци и поява на виремия.75 Рекомбинантен бакуловирус на копринена буба, който кодира P1-2A и 3C протеазата на шапаво заболяване Азия 1, успя да произведе специфични антитела при ваксинирани животни и защитени след заразяване с вирулентен хомоложен вирус и клиничните признаци са облекчени и забавени.64

Единична доза от дефектен аденовирус 5 (Ad5), съдържащ P1 и 3C кодиращия регион на серотип A FMDV (Ad5A24), беше индуциран, неутрализирайки антитела и защитавайки свинете срещу хомоложно предизвикателство.76 Въпреки това, ефектът върху клетъчното имунно рамо не е изследван .

И за ваксиния вирус, и за бакуловирусна експресия на празни А-серотипни капсиди; съдържащи рационално проектирани мутации, стабилността е повишена в еукариотните клетки.77 Този метод за производство на ваксинален антиген има няколко перспективни предимства пред настоящите технологии по отношение на производствени разходи, риск от инфекция и термотолерантна ваксина.45

Човешки аденовирус тип 5 вектор, експресиращ капсиден протеин (P1-2A и мутирала вирусна 3C протеаза) придава значителен хуморален, клетъчен и мукозен имунитет, предизвикан в BALB/c мишки. Ваксинирането на морски свинчета предизвика значителни неутрализиращи антитела и анти-FMDV имуноглобулин A (IgA) антитела със 100 процента защита на морските свинчета срещу заразяване.78

Рекомбинантен кучешки аденовирус тип 2 (CAV2), експресиращ капсидни протеини (P1/3C) (Фигура 1), е в състояние да предизвика силен хуморален имунен отговор при морски свинчета. Въпреки това, протеинът VP1, експресиращ кучешки аденовирус тип 2 (CAV2), не предизвиква устойчив отговор на антитела при морски свинчета или мишки.79

Свине, ваксинирани с аденовирус 5 с цитомегаловирусен енхансер, кодиращ A24-2B (Ad5-CI- A24-2BC), установяват пиков отговор на неутрализиращи антитела при 7–14 dpv и предизвикват по-високо производство на IgM при 7 dpi.14 Модифициран цитомегаловирусен промотор повишава ефикасността на вектора и напредва, за да увеличи клетъчната инфекция в клетъчната култура, групата, получаваща ваксината, е напълно защитена след предизвикателството.14

Интрамускулно инокулиране на мишки с рекомбинанти, рекомбинантен капсиден протеин на FMDV бакуловирус, клониран с незабавен ранен енхансер на цитомегаловирус като промотор (CMV-IE) и Т-клетъчен имуногенен кодиращ регион с Т-клетъчни епитопи, бяха ефективно индуцирани неутрализиращи антитела и гама интерферон ( IFN-).80 P1- 2A и 3C кодиращи региони FMD серотип А, експресиран в какавиди на копринена буба (Bombyx mori), са в състояние да индуцират високи титри на специфични антитела и са напълно защитени срещу заразяване с вирулентен хомоложен вирус.81

Множествената антигенна пептидна система е силно имуногенна в сравнение с единичния линеен пептид на ваксинални антигени срещу шап.82 Синтетични дендримерни пептиди, които съдържат две копия на основното антигенно В-клетъчно антигенно място на вируса шап [VP1 (140–158)], ковалентно свързани до хетеротипно Т-клетъчно антигенно място от неструктурния протеин 3A [3A (21–35)], е доказано, че защитава прасетата срещу вирусно предизвикателство.83 Дендримерен пептид, възпроизвеждащ хетеротипния и силно запазен FMDV 3A (21–35) Т-клетъчният епитоп също така е подобрил неутрализиращите антитела и IFN-отговорите.84 При 70 процента от B2T-ваксинираните прасета е наблюдавана пълна защита – без клинични признаци на заболяване – при заразяване с вируса на 25-ия ден след имунизацията.84

ДНК ваксини

Вътрешното място за въвеждане на рибозома (IRES) на вируса на енцефаломиокардит (EMCV) е изтрито и L генът, който участва в спирането на клетките чрез протеолиза на eIF46,85, е премахнат и EMCV IRES, за който е доказано, че повишава ефективността на експресията, е отстранен е вмъкнат нагоре по веригата на P1 последователностите.86 ДНК ваксина, кодираща P1-2A и GM-CSF като адювантно индуцирано силно специфично и неутрализиращо антитяло срещу шапа, както и индорсиращи цитокини IL-8 и производство на IFN при свине.87

ДНК ваксини, базирани на вирусни мини гени, съответстващи на три основни В- и Т-клетъчни FMDV епитопа на VP1 (аминокиселинна последователност 133–156)-3A (аминокиселинна последователност 11–40) и VP4 (20–34) защитават мишки, в отсъствието на специфични антитела по време на заразяване.88

Интраназално приложение на ДНК ваксина срещу шам; използвайки хитозан като средство за доставяне и IL-15 като молекулярен адювант, индуцира мукозен и системен имунен отговор с повишен клетъчно-медииран имунитет (CMI), както се вижда от по-високото ниво на Т-клетъчна пролиферация, CTL отговор, и експресия на IFN- както в CD4 плюс, така и в CD8 плюс Т-клетки. 73

Мишки, ваксинирани с плазмид, експресиращ VP1 и IL9 като генетичен адювант и със задействан антиапоптозен механизъм, са развили силен хуморален отговор, високо ниво на IFN- и перфорин в CD8 плюс Т-клетки, но не и с IL{{6} } в тези Т-клетки. IL-9 регулира нагоре експресиите на гена Beclin и предотвратява апоптозата на Т-клетките.89

Друго проучване разкри, че VP1 ДНК ваксината, експресираща интерлевкин-6 и IFN-, използвани като молекулярни адюванти, е подобрила антиген-специфичните клетъчно-медиирани отговори. Той също така индуцира висок титър на IgG2a/IgG1, IFN-, IL-4 и съзряване на дендритни клетки.90

Използвайки IL-2 като генетичен адювант при кодиране на ДНК ваксина, два епитопа на FMDV VP1 (аминокиселинни остатъци 141–160 и 200–213), включващи множество епитопи, трябва да предизвикат както Т-клетъчна пролиферация, така и неутрализиращо антитяло срещу шап при свине използване на IL-2 като генетичен адювант.91,92

Прасета, имунизирани с анти-FMDV ДНК ваксинен плазмид, кодиращ P1-2A3C3D и плазмид, експресиращ свински „В-клетъчен активиращ фактор, принадлежащ към фамилията TNF“ (BAFF), насърчават активирането на съзряването на В-клетките и превключването на имуноглобулин клас.93

Базирана на реплика ДНК ваксина с редовно подсилване предлага ефикасна стратегия за ваксина срещу шапа.94 Включването на различни антигенни мишени в ДНК ваксините е перфектен начин да се направи антигенен коктейл в единична ваксина. Мишки, имунизирани с три плазмида, кодиращи антигена на вируса на шапа (FMDV), вируса на псевдобяса (PRV) и вируса на класическата чума по свинете (CSFV), показват обещаващи резултати.95

Интрамускулното инокулиране на морски свинчета с ДНК плазмиди, експресиращи FMDV, съдържащи сигнална последователност на инокулирания свински IgG ген, показва отговор на неутрализиращи антитела и пролиферация на клетки от далак се увеличава след бустер, но животните не са защитени от вирусно предизвикателство.96

ДНК ваксина, кодираща Т-клетъчен епитоп и В-клетъчни епитопи от места 135-167 на VP1 и място 1 включва 141-160 региони (G-H бримка) и карбоксилния край на VP1 на вируса на шапа тип O, са предизвикали силен клетъчен имунен отговор както се наблюдава при използване на анализ на Т-клетъчна пролиферация.97

Интраназалното доставяне на ДНК ваксина срещу вируса на шам, кодираща капсиден протеин, катионен PLGA (поли(лактид-ко-гликолид) като носител и говежди IL-6 като генетичен адювант показаха засилен мукозен и системен имунен отговор при ваксинирани животни.98

ДНК ваксина, експресираща капсиден протеин (P1-2A, 3C и 3D), приготвена с pGM-CSF и подсилена с инактивиран антиген на вируса на шапа, показва значително ниво на кръстосана серотипна реактивност при ваксинирани прасета. Докладвано е значително ниво на кръстосана серотипна реактивност срещу A, C и Asia1 при тестовете за неутрализиране на вируса и ELISA.99 Въпреки това, ДНК ваксина, експресираща VP1 протеин и произвеждаща антисенс РНК, насочена към 5'UTR на шапа, индуцира специфичен имунен отговор при ваксинирани мишки.72

ДНК ваксина, експресираща VP1 заедно с IL-15 (молекулярен адювант), подсилена с мукозен секретиран IgA и серумен IgG и клетъчно-медииран имунитет (CMI), както е доказано от по-високи нива на антиген-специфична Т-клетъчна пролиферация, цитотоксични Т-лимфоцити (CTL) отговор и по-висока експресия на IFN- както в CD4 плюс, така и в CD8 плюс Т-клетки, информиращи далака и местата на лигавицата.73

Рекомбинантните ваксини се правят чрез рекомбиниране на суперсемейството Ig на гостоприемника и вирусните епитопи са подобрили хуморалния и клетъчния имунен отговор на ваксинирани животни. РНК ваксините са мощни превключватели на клас IgG, в допълнение към това, висок титър на IgM също е наблюдаван при ваксинирани мишки.100 Плазмидната ДНК, съдържаща епитопи на вируса на шапа, има идеално тъканно разпределение при мишки.101

Предизвикателства при индуцирането на дълготраен имунитет

Налице е значителна промяна на Т-лимфоцитните субпопулации, функционалната компетентност и изобилието след инфекция с различни серотипове на вируса на шапа.102 Има понижена регулация на boCD4 плюс и boCD8 плюс Т-клетки до 48 часа след инфекцията (pi). Наблюдава се обаче понижена регулация на boWC1 плюс Т-клетки до 48 hp с шап серотип О. Лимфоцити от ваксинирани животни демонстрират значително повишена регулация на boCD4 плюс, boCD8 плюс и boWC1 плюс Т-клетки след излагане на шап. 102

След естествена инфекция има значително увеличение на експресията на 3A-NS протеин в лимфоцити, различни при различни курсове на заболяването, което води до преходна имуносупресия на CD4 плюс и CD8 плюс Т-клетки. 34

Унищожаването на трафика на протеин на гостоприемника от NS протеини, особено 3A, нарушава напълно, така че не предизвиква CD8 плюс Т-клетъчен отговор, 31 Поради слабия CTL вирусът персистира в животното. Интегриновите рецептори медиират получената от костния мозък DC апоптоза, възпрепятствайки вродения имунитет на гостоприемника.32 Друг важен феномен, който пречи на имунитета на гостоприемника, е Lbpro, високо консервативен домен, който играе важна роля чрез инхибиране на убиквитинирането на ключови сигнални молекули при активирането на тип I IFN отговор като индуцируем от ретиноева киселина ген I (RIG-I), TANK-свързваща киназа 1 (TBK1), TNF рецептор-асоцииран фактор 6 (TRAF6) и TRAF3.103 Това намалява нивото на незабавно и ранно започване на IFN mRNA и IFN стимулирани генни продукти.102 Освен това, 3Cpro блокира интра-Golgi транспорта чрез разграждане на протеина, необходим за интра-Golgi транспорта.

Guzman et al33 и Joshi et al34 анализират сурогатни отговори за убиване на CTL, като пролиферация или производство на IFN от CD8 експресиращи клетки, за които се съобщава, но много CD8 плюс експресиращи лимфоцити, които не са CTL, които произвеждат IFN, включително NK клетки и подгрупи от δ T - клетки. 35–37,39,104

Активността на CTL, оценена 10 дни след провокацията с Ad5-FMDV-3C, показва значително увеличение на CTL активността 10 дни след провокацията в сравнение с нивата на усилване, но се връща към базовите нива 17 дни след това предизвикателството.17 Въпреки това, опитът да се оцени активността на CTL на ден 4 не успя да получи достатъчно клетки. Това се дължи на лимфопения и имунопатология, предизвикана от шапа. Съществува положителна връзка между IFN-отговора и индуцираната от ваксината защита, освен намаляването на дългосрочната персистентност на вируса на шап.38

Според Oh et al,38 CD4 плюс Т-клетките са главният размножаващ се фенотип и IFN-продуциращи клетки.

Независимо от серотипа на вируса на шапа, пикът на серумния IFN достига 2-3 дни след инфекцията, лимфопенията съответства на пиковата виремия и серумния IFN-отговор, а броят на циркулиращите плазмоцитни дендритни клетки (pDC) и in vitro производството на pDC IFN временно намаляват след 48 часа. Независимо от инжектирания серотип на вируса на шапа или възрастта на засегнатото животно, никога не е открита инфекция на лимфоцити или pDC.39

Генерирането на IFN- от DCs, получени от моноцити (MoDCs) и DCs, получени от кожата (кожни DCs) се потиска по време на острата фаза на инфекцията при свинете. Това въздействие се случва в тандем с повишени вирусни титри в кръвта, но тези клетки не се заразяват продуктивно. Интересното е, че капацитетът на тези DCs да поемат частици и да обработват антигени не се променя, което показва, че антигените не влияят на тяхната способност да поемат частици и да обработват антигени.35

Заключение

Въз основа на горната литература и пропуски в изследванията, той изпраща следните препоръки. Клетъчната интернализация, моделът на гликозилиране, представянето на антигена и механизмите на положителна селекция (развитие на патогенен щам) на традиционните ваксини трябва да бъдат изследвани. Индуцираният от ваксина CD8 плюс T CMI укрепва дълготрайния имунен отговор и кръстосаната защита. Има роля на δ Т-клетъчните рецептори в имунната патогенеза, персистиране и производство на CTL, които трябва да бъдат проучени широко. Рекомбинантен протеин, при използване на поточен цитометър и ELISpot ELISA за анализ на интернализацията на частиците от ваксината, представяне на антиген и оценка на кръстосано говорене на антиген-представящи клетки.

Трябва да се разработят нови уеб базирани инструменти, които ще покажат ефектите на страничните вериги върху В- или Т-клетъчния епитоп. Използването на заразяване с животински модел и разработване на ваксина и тестове за ефикасност трябва да се търси ясно, тъй като има забележителна разлика в интегриновия рецептор при лабораторните животни, като свинете и преживните са там. Изчислителната оценка на CTL епитопи в целия геном чрез интегриране на инструменти за предполагане на епитоп в изчисляването на огромен брой вирусни последователности и последваща оценка in vivo има голямо предимство за производството на ваксини с дълготрайна защита и способност за кръстосана защита.

Съкращения

3A, Неструктурен протеин; Ad5, аденовирус 5 вектор; 3Cpro, 3C протеаза (неструктурен протеин); BEI, бинарни етиленимини; BHK клетка, бъбречна клетка на бебе хамстер; CD4 плюс, фактор на клъстерна диференциация четири положителен; CD8 плюс, положителен фактор на клъстерна диференциация осем; cDNA, комплементарна ДНК; CTL, цитотоксични Т-клетки; DC, Дендритна клетка; ELISA, Ензимно свързан имуносорбентен анализ; шап, шап; шап, вирус на шап; GM-CSF, гранулоцити и моноцити Колонистимулиращ фактор; IFN-, интерферон алфа; IFN-, Интерферон гама; Ig, имуноглобулин; IL, интерлевкин; LTR, дълго повторение на терминала; NK клетки, естествени клетки убийци; NS протеин, неструктурен протеин; P1-2A, Ген за прекурсор на структурен протеин; P1-2A3C3D, Вирусен структурен протеинов прекурсор P1–2A и неструктурните протеини 3C и 3D; PBMC, мононуклеарна периферна кръв; RT-PCR, полимеразна верижна реакция с обратна транскрипция; SAT, южноафрикански тип; TGE, преходна генна експресия; TGF, туморен растежен фактор; TNF, фактор на туморна некроза; Th клетки, Т хелперни клетки; VP1, вирусен протеин 1; δ Т клетки, Гама делта Т клетки.

Декларация за споделяне на данни

Данните, използвани в този преглед, са вторични и са включени в статията.

Признание

Много съм благодарен на кабинета на вицепрезидента по научни изследвания и обществени услуги на университета в Гондар за предоставянето на материали и финансова подкрепа. Благодаря също така на Колежа по ветеринарна медицина и животновъдни науки, Университета на Гондар, за допълнителната поддръжка на съоръженията.

Финансиране

Авторът благодари на Университета в Гондар, кабинета на вицепрезидента за изследвания и обществени услуги.

Разкриване

Авторът декларира, че няма конфликт на интереси в тази работа.

Препратки

1. Kitching P, Hammond J, Jeggo M, et al. Глобален контрол на шапа — опция ли е? Ваксина. 2007; 25 (30): 5660–5664. doi:10.1016/j. ваксина.2006.10.052

2. Raza S, Siddique K, Rabbani M, et al. Анализът на микробната патогенеза in silico на четири структурни протеина на афтовирусни серотипове разкрива значителни В и Т клетъчни епитопи. Микробен патоген. 2019; 128 (август 2018): 254–262. doi:10.1016/j.micpath.2019.01.007

3. Arzt J, Belsham GJ. Предаването на болестта шап от постоянно заразени говеда носители на нелечими говеда чрез прехвърляне на орофарингеална течност. Ветеринарен свят. 2018; 3: 318. doi:10.1128/ mSphere.00365-318

4. Arzt J, Pacheco JM, Stenfeldt C. Патогенеза на вирулентен и атенюиран вирус на шап при говеда. Ветеринарен свят. 2017;14:89. doi:10.1186/s12985-017-0758-759

5. Sobhy NM, Bayoumi YH, Mor SK, El-Zahar HI, Goyal SM. Огнища на болестта шап в Египет: молекулярна епидемиология, еволюция и прогностично значение на сърдечните биомаркери. Int J Vet Sci Med. 2018; 6 (1): 22–30. doi:10.1016/j. просто.2018.02.001

6. Senthilkumaran C, Yang M, Bittner H, et al. Откриване на геном, антиген и антитела в орални течности от прасета, заразени с вируса на шап. Може ли J Vet Res. 2017; 81: 82-90.

7. Palinski RM, Bertram MR. Първа геномна последователност на серотип O на вируса на шапа Ind2001e от Южен Виетнам. Microbiol Resour Announc. 2019; 8: e01424–18. doi:10.1128/mra.01424-1418

8. Pulido MR, Sobrino F, Borrego B, et al. Атенюирана РНК на вируса на болестта шап, носеща делеция в 3' некодиращата област, може да предизвика имунитет при свинете. J Virol. 2009; 83 (8): 3475–85. doi:10.1128/JVI.01836-08

9. Saravanan P, Iqbal Z, Selvaraj DPR, Aparna M, Umapathi V. Сравнение на методите за химическа екстракция за определяне на съдържанието на 146S във ваксина срещу шап с маслен адювант. J Appl Microbiol. 2019; 1 (Rueckert 1985): 1–9. doi:10.1111/jam.14465

10. Jamal SM, Belsham GJ. Шап: минало, настояще и бъдеще. Vet Res. 2013;44(1):1–14. doi:10.1186/1297-9716- 44-116

11. Robinson L, Knight-Jones TJ, Charleston B, et al. Глобална актуализация на изследването на болестта шап и анализ на пропуските: 7 - патогенеза и молекулярна биология. Transbound Emerg Dis. 2016; 63 (1): 63–71. doi:10.1111/tbed.12520

12. Sreenivasa BP, Mohapatra JK, Pauszek SJ и др. Рекомбинантен човешки аденовирус-5, експресиращ капсидни протеини на индийски ваксинални щамове на вируса на болестта шап, предизвиква ефективен отговор на антитела при говеда. Vet Microbiol. 2017; 203: 196-201. doi:10.1016/ j.vetmic.2017.03.019

13. Neilan JG, Schutta C, Barrera J, et al. Ефикасност на аденовирусна векторна субединица ваксина на вируса на шап серотипове А при говеда, използвайки модел на предаване чрез директен контакт. BMC Vet Res. 2018; 14 (1): 1–9. doi:10.1186/s12917-018- 1582-1

14. Pena L, Pires M, Koster M, et al. Доставянето на антиген на празна капсидна субединица на вируса на болестта шап с неструктурен протеин 2B подобрява защитата на свинете. Ваксина. 2008; 26 (45): 5689–5699. doi:10.1016/j.vaccine.2008.08.022

15. Barteling SJ, Cassim NI. Много бързо (и безопасно) инактивиране на вируса на шапа и ентеровирусите чрез комбинация от бинарен етиленимин и формалдехид. Dev Biol (Базел). 2004; 119: 449-455

16. Rweyemamu MM, Umehara O, Giorgi W, Medeiros R, Neto DL, Baltazar M. Ефект на формалдехид и бинарен етиленимин (BEI) върху целостта на капсида на вируса на болестта шап. Rev Sci Tech. 1989; 8 (3): 747–764. doi:10.20506/първо.8.3.425

17. Patch JR, Kenney M, Pacheco JM, Grubman MJ, Golde WT. Характеризиране на функцията на цитотоксичните Т лимфоцити след инфекция с вируса на шап и ваксинация. Вирусен имунол. 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. Нов дизайн на ваксина, базиран на дефектни геноми, които комбинират характеристики на атенюирани и инактивирани ваксини. PLoS One. 2010; 5 (4): 1–11. doi:10.1371/journal.pone.0010414

19. Núñez JI, Baranowski E, Molina N, et al. Киселинното заместване в неструктурен протеин 3A може да медиира адаптирането на вируса на шапа към морското свинче. J Virol. 2001. doi:10.1128/JVI.75.8.3977-3983.2001

20. Burman A, Clark S, Abrescia NGA, et al. Специфичност на VP1 GH бримката на вируса на болестта шап за v 6 интегрини. J Virol. 2006; 80 (19): 9798–9810. doi:10.1128/JVI.00577-06

21. Дикара Д, Бурман А, Кларк С и др. Вирусът на болестта шап образува силно стабилен, устойчив на EDTA комплекс със своя основен рецептор, интегрин v 6: последствия за инфекциозността. J Virol. 2008; 82 (3): 1537–1546. doi:10.1128/JVI.01480-07

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

23. Mckenna TS, Lubroth J, Rieder E, et al. Вирусът на шап със заличено място на свързване на рецептора предпазва говедата от шап. 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. Защита на едър рогат добитък срещу шап чрез синтетичен пептид. Наука. 1986 г.; 232:639-641. doi:10.1126/science.3008333

25. Gómez N, Salinas J, Escribano JM, et al. Защитен имунен отговор към вируса на шап с VP1, експресиран в трансгенни растения, защитен имунен отговор към вируса на шап с VP1, експресиран в трансгенни растения. J Virol. 1998; 72: 2-5.

For more information:1950477648nn@gmail.com