Redaksjonell Om Forskningsemnet

Epitope Discovery and Synthetic Vaccine Design

Tradisjonelle og første generasjons vaksiner består av levende eller faste hele patogener, mens andre generasjons vaksiner inkluderer blant annet de innfødte proteinantigenene renset fra patogenet. Og videre består tredje generasjons vaksiner av DNA-plasmider som er i stand til å uttrykke sekvensen av de viktigste patogenproteinantigenene i verten. I løpet av denne utviklingen av vaksiner har det imidlertid vært en gevinst i sikkerhet, med et tap av effekt som har blitt kompensert ved bruk av adjuvanser.

det siste trinnet i utviklingen av vaksineformuleringer er utviklingen av epitopvaksiner. Epitoper er korte aminosyresekvenser av et protein som kan indusere en mer direkte og potent immunrespons enn responsen indusert av hele beslektet protein (1).

videre krever strategien for å utvikle epitopvaksiner en nøyaktig kunnskap om aminosyresekvensen av det immunogene proteinet av interesse. Derfor, siden vaksiner mot parasitt, bakterier eller virusinfeksjoner og svulster krever en cellulær immunrespons for forebygging, kontroll og kur, ble En Strategi kalt Reverse Vaccinology (RV) utviklet. RV-tilnærmingen bruker informasjonen om kodonsekvensen som finnes i patogenens DNA for å oppnå en komplementær cDNA, og videre oversetter den for å oppnå sekvensen av proteinet av interesse. Når disse proteinene er inne i antigenpresenterende celler (APC) av verten, blir de behandlet. T-cellepitopene spaltes deretter proteolytisk fra proteinet, og videre eksponert AV MHC-molekylene PÅ APC-overflaten, for å interagere med reseptorene Av T-celler. Derfor, med kunnskap om den primære sekvensen av proteinantigenet, kan epitopene identifiseres ved å klone domenene eller mindre peptider av proteinet separat og eksperimentelt bestemme hvilken som er mer immunogen, eller alternativt ved å screene hele proteinsekvensen ved hjelp av silico-prediksjonsprogrammer .STRUKTUREN TIL MHC-molekylene PÅ APC, MHC klasse I-molekyler har en enkelt alfa-kjede som påvirker bindingen, og bindingssporet ligger mellom alfa 1 og alfa 2-domenene (Fleri et al.). Siden bindingssporet er lukket, kan det bare ta imot kortere peptider (8-14 aminosyrer). Sporet bindende kjernen har bare ni aminosyrer. MHC klasse II molekyler i kontrast, har to kjeder, alfa og beta som påvirker binding. Bindesporet er åpent og kan romme lengre peptider (13-25 aminosyrer), men bindekjernen har 9 aminosyrerester med 0-5 rester på hver side. Bare alfa-kjeden er variabel i klasse i-molekyler, så nomenklaturen er» HLA » etterfulgt av locus A, B eller C, en stjerne, og tallet av allelen det representerer. For klasse ii molekyler påvirker både alfa – og beta-kjedene bindingen, og begge deres kjeder er variable FOR DP og DQ loci. MEN FOR DR locus er bare beta-kjeden variabel (Fleri et al.). FOR alle de nevnte egenskapene ER MHC klasse II bindende prediksjon mer utfordrende enn for klasse i molekyler. Basert på forskjellige maskinlæringsalgoritmer ble flere spådommer utviklet som verktøy for å identifisere t-cellepitoper av proteinantigenene .i motsetning til dette, for parasitt -, virus -, bakterieinfeksjoner og svulster, hvis forebyggingskontroll og kur krever utvikling av en potent antistoffrespons, er problemet mer komplekst. Faktisk er flertallet Av b-celle epitoper diskontinuerlige epitoper sammensatt av aminosyrerester som ligger på separate områder av proteinet, og som sammenføyes ved folding av kjeden (4). Disse gruppene av rester kan ikke isoleres som sådan fra antigenet. Derfor kalles strategien som brukes for disse tilfellene strukturbasert revers vaksinologi (sbrv), og fokuserer på bruk av monoklonale antistoffer mot proteinantigenet. Det er seks komplementære bestemmende regioner (4) eller antigen-bindende regioner (ABRs) (5), i antistoffmolekylet som kan interagere med antigenet. Et antigen-bindende sted, også kalt en paratop, som er en liten region (av 10-15 aminosyrer) er den delen av antistoffet som gjenkjenner og binder seg til et antigen. IMIDLERTID varierer HVER ABR betydelig i sin aminosyresammensetning og har en tendens til å binde forskjellige typer aminosyrer på overflaten av proteiner. Til tross for disse forskjellene tillater ikke den kombinerte preferansen til de seks ABRs at epitopene skiller seg fra resten av proteinoverflaten. Disse funnene forklarer den dårlige suksessen til tidligere og nylig foreslåtte metoder for å forutsi proteinepitoper (4, 5). Sbvr-strategi brukes til å studere samspillet mellom komplekset sammensatt av det monoklonale antistoffet og proteinet for å identifisere hvilke aminosyrer av antigenproteinet, ABR eller paratopen av det monoklonale antistoffet binder. Målet med denne tilnærmingen er å belyse den potensielle aminosyresekvensen av den diskontinuerlige epitopen indirekte. Søket etter epitoper som interagerer med antistoffer er imidlertid en mye vanskeligere oppgave som vellykkede prediksjonsalgoritmer handler om ikke-eksisterende. Derfor har denne strategien ikke oppnådd mye suksess (4, 5).manglende evne til syntetiske lineære peptider til effektivt å etterligne de diskontinuerlige epitoper er en av årsakene til at mange b-celle syntetiske vaksiner ikke induserer syntesen av nøytraliserende antistoffer. Disse fakta forklarer delvis hvorfor selv om mer enn tusen syntetiske b-cellepeptider er identifisert, har bare 125 av dem utviklet seg til fase i, 30 av Dem Til Fase II, og ingen av dem har lyktes i fase III-studier eller blitt lisensiert for menneskelig bruk (4).MENS RV generelt refererer til i silico-analysen av hele patogengenomet for å identifisere alle antigenene som patogenet er i stand til å uttrykke, refererer SBRV Til tilnærmingen som forsøker å generere en vaksine fra den kjente krystallografiske strukturen av de nøytraliserende antistoffene bundet til epitopene (6).

ved infeksjoner som kan forebygges av en antistoffrespons, har begrepet antigenisitet ofte blitt forvekslet med immunogenisitet (7). Faktisk er epitoper av noen virale antigener ofte feilaktig betraktet som immunogener, når de bare er antigener, siden de kan interagere med en rekke antistoffer hevet mot et virus, men de er ikke i stand til å indusere syntesen av de nøytraliserende antistoffene som er involvert i beskyttelse (7). Tidligere ble det antatt at hvis et antigent epitop bundet sterkt til et nøytraliserende monoklonalt antistoff in vitro, ville det også være i stand til å indusere syntesen av nøytraliserende antistoffer når det brukes som en vaksine. Dette er imidlertid ikke sant (7).

I tillegg er det utviklet andre konsepter i tilknytning TIL RV-strategien (6). KONSEPTET RV 1.0 er en tilnærming basert på bioinformatikk og dyr immunisering og utfordring som brukes til å bestemme hvilke antigener som er mer hensiktsmessige for vaksinasjon (8). I KONTRAST refererer BEGREPET RV 2.0 til en strategi som får monoklonale antistoffer fra de få individer som gir en sterk antistoffrespons mot naturlig infeksjon. Disse monoklonale antistoffene styrer vaksinedesignet i reverseringsretningen av den normale strømmen av vaksiner til antilegemer (8).Videre ble begrepet «rasjonell vaksinedesign» brukt svært ofte og skapte forventningen om å ha samme suksess som strategien for «rasjonell narkotikadesign» oppnådd før. Imidlertid er «rasjonell stoffdesign» relatert til utviklingen av kjemiske analoger som er perfekte hemmere av det aktive stedet for viktige vitale enzymer av patogenet. I kontrast hevdet etterforskere involvert I utviklingen AV HIV-vaksinen at de bruker «rasjonell vaksinedesign», mens de faktisk bare forbedret den antigene bindingskapasiteten til en epitop med hensyn til bare en paratop, og ikke den immunogene kapasiteten til EN epitop for å fremkalle nøytraliserende antistoffer. Disse konklusjonene ga sterk kritikk .

i motsetning bruker dagens Forskningsemne begrepet «Epitopfunn og Syntetisk Vaksinedesign» som illustrert Av Kao Og Hodges (1). Disse forfatterne viste at syntetiske vaksiner basert på korte peptider, som representerer immunogene epitoper, er i stand til å svekke og til og med overskride beskyttelsespotensialet til det native kognitive hele proteinet. De fant høyere antistofftitere rettet mot reseptorbindende domene Av Pilus A Av Pseudomonas aeruginosa, som har 14 aminosyrer enn til hele pilin native protein. Titrene mot den innfødte pilin av dyrene immunisert med det syntetiske peptidkonjugatet var høyere enn titrene av dyr immunisert med hele pilinproteinet. I tillegg var slektskapene til anti-peptid sera for det intakte pilinreseptorbindende domenet signifikant høyere enn slektskapene til anti-pilinproteinsera (1).

vi støtter utviklingen av epitopvaksiner som kombinerer immunoinformatikk og eksperimentelle biologiske tilnærminger (Alves-Silva et al.; Barbosa Santos et al.). Vi brukte en immuninformatisk tilnærming for å forbedre effekten av eksisterende vaksiner sammensatt av proteinantigener som ble valgt i henhold til deres relevans i tidligere eksperimentelle biologiske resultater. Våre resultater viste også at vaksiner som består av de immunogene domenene, optimaliserer og til og med overskrider beskyttelsespotensialet indusert av hele proteinet (1). For eksempel oppnådde vi 33% optimalisering av vaksineeffekten ved å bruke en rekombinant chimera, som inneholder de to domenene som inneholder de mest immunogene epitoper av Nukleosidhydrolasen NH36 Av Leishmania, i stedet for HELE NH36-proteinet (Alves-Silva et al.). Disse to domenene (F1 og F3) har de mest potente epitoper for generering av profylaktisk beskyttelse mot leishmania (L.) amazonensis infeksjon (Alves-Silva et al.). Vaksinasjon MED NH36-proteinet reduserer lesjonsstørrelsene med 55% (10). Vaksinasjon med F1-og F3-domenene bestemte imidlertid uavhengig av hverandre reduksjoner på 70 og 77%, og f1f3-kimæren induserte en reduksjon på 82% i lesjonsstørrelsene på footpad (Alves-Silva et al.).denne entusiasmen som kommer etter adventen av immunoinformatiske verktøy og funnet av epitoper via silico-spådommer, bør ikke devaluere det empiriske grunnlaget for all eksperimentell vitenskap som er involvert i utviklingen av vaksinene som styrer sykdommer til stede (6). Tvert imot bør både empiriske og silikoverktøy brukes sammen i utviklingen av nye syntetiske epitopvaksiner som gir fordeler over tradisjonelle vaksiner. De er kjemisk definerte antigener fri for skadelige effekter. I tillegg, i motsetning til levende svekkede vaksiner, går de ikke tilbake til virulens hos immunkompromitterte personer, og forskjellig fra genetiske vaksiner, involverer de ikke etiske spørsmål.Med Dette Forskningstemaet trodde vi at vi har gjort betydelige bidrag til utviklingen av syntetiske epitopvaksiner som kan bidra til forebygging, behandling og kontroll av smittsomme sykdommer og kreft.

Forfatterbidrag

CP-d-S, DSR og ISS skrev og godkjente den endelige teksten til Denne Redaksjonelle.

Interessekonflikt

forfatterne erklærer at forskningen ble utført i fravær av kommersielle eller økonomiske forhold som kan tolkes som en potensiell interessekonflikt.

Bekreftelser

forfatterne takker David Straker for språk gjennomgang.

Finansiering

dette arbeidet ble støttet av Conselho Nacional De Desenvolvimento Cient@fico e Tecnológico (CNPQ) og Funda@o Carlos Chagas de amparo À Pesquisa Do estado de rio De janeiro (faperj) .