Utveckling av vaccin mot mul- och klövsjuka och utmaningar för att inducera långvarig immunitet: trender och aktuella perspektiv

Abstrakt:

Mul- och klövsjuka (FMD) är en extremt smittsam virussjukdom hos boskap som orsakas av mul- och råttavirussläktet: Aftovirus, som orsakar en allvarlig ekonomisk påverkan på både enskilda jordbrukare och den nationella ekonomin. Många försök att föra fram ett vaccin mot mul- och klövsjuka har misslyckats med att inducera steril immunitet. De klassiska metoderna för vaccinproduktion berodde på den selektiva ackumuleringen av mutationer runt antigena och bindningsställen. Reversion av medlet genom positiv selektion och kvasi-art svärm, användning av denna metod är inte tillämplig för användning i icke-endemiska områden. Kemisk försvagning med användning av binär etylenimin (BEI) skyddade kapsidintegriteten och producerade en uttalad immunitet mot utmaningsstammen.

Mul- och klövsjuka är en virussjukdom som påverkar ett djurs immunförsvar. Mul- och klövsjukevirus kan invadera djurceller, förstöra cellmembran och inre organ, försämra djurens immunfunktion och göra det mottagligt för infektion av andra patogener.

Samtidigt kan vaccination av mul- och klövsjukevaccin förbättra djurens immunitet och göra dem immuna mot viruset. Efter att vaccinationen har lyckats kommer djuret att producera antikroppar, och när det exponeras för mul- och klövsjukeviruset igen kommer det snabbt att kunna producera ett immunsvar, vilket effektivt förhindrar viruset från ytterligare infektion och orsakar sjukdomen att hända.

Därför är förbättring av djurens immunitet, särskilt genom vaccination mot mul- och klövsjuka, ett viktigt sätt att förebygga mul- och klövsjuka. Samtidigt kan vetenskaplig utfodringshantering och sanitet samt epidemiförebyggande åtgärder också bidra till att minska spridningen av viruset och förekomsten av mul- och klövsjuka. Ur denna synvinkel måste vi reflektera över huruvida människokroppen behöver uppmärksamma förbättringen av immuniteten. Cistanche kan avsevärt förbättra mänsklig immunitet. Cistanche har även antivirus- och anticancereffekter, vilket kan stärka immunförsvarets förmåga att bekämpa och förbättra kroppens immunitet.

Klicka cistanche tubulosa fördelar

Virala antigener som har syntetiserats kemiskt eller uttryckts i virus, plasmider eller växter prövades vid vaccination av djur. DNA-vacciner som uttrycker antingen strukturella eller icke-strukturella proteinantigener har prövats för att immunisera djur. Att använda interleukiner som ett genetiskt adjuvans för DNA-vacciner har en lovande effekt. Även om utmaningarna med att inducera steril immunitet ligger i icke-strukturella (NS) proteiner av FMDV som är ansvariga för apoptos av dendritiska celler och har negativa effekter på lymfoproliferativa svar som leder till övergående immunsuppression. Dessutom undertryckte förstörelsen av värdproteinhandel av icke-strukturella proteiner CD8 plus T-cellsproliferation. Denna granskning försökte ta itu med flera metoder för vaccinutvecklingsförsök och flaskhalsarna för att producera steril immunitet.

Nyckelord:

MKS-vaccin, långvarig immunitet, steril immunitet.

Bakgrund

Mul- och klövsjuka (FMD) är en extremt smittsam virusinfektion hos boskap som orsakas av mul- och klövsjukeviruset, släktet: Aphthovirus och familjen Picornaviridae; som orsakar allvarliga ekonomiska förluster.1,2 Tam- och vilda klövdjur är starkt påverkade av mul- och klövsjuka.3–5 5S-protomererna produceras spontant av individuella mogna proteiner; VP1, VP3 och VP0, varav fem sätts ihop till en 12S pentamer. Medan den virala 75S-kapsiden bildas av sammansättningen av de 12 pentamererna,6,7 har det fullständiga mul- och klövsjukeviruset (FMDV) 146S-antigenet rapporterats ha mycket liknande antigenspecificitet som den virala kapsiden.8,9 Fot- och -munsjukevirus har ett brett värdområde, en hög grad av genetisk variation och stora antigena skillnader, och det har sju serotyper (A, O, C, Asia1, SAT1, SAT2 och SAT3) och mer än 100 serosubtyper.10 På grund av kvasi-arts svärm dyker också många nya varianter upp varje år. Det finns ingen korsimmunitet inducerad av de sju serotyperna. Det finns också endast en partiell korsimmunitet mellan de olika subtyperna av samma serotyp.11 Variabiliteten i och polymorfismen av mul- och klövsjuka har gjort förebyggande och kontroll av mul- och klövsjuka mycket svårt.10 Adenovirus rekombinant FMDV som uttrycker P12A- och 3C-proteiner av olika serotyper har visat en skyddande effekt.12–14

Klassiska inaktiverade vacciner har många brister, inklusive termisk instabilitet, kortlivad immunitet, höga kostnader, risk för rekombination med vilda stammar och återgång av patogeniciteten.11,15,16

Trots 90 års forskning finns det inget effektivt vaccin som ger steril och solid immunitet mot mul- och klövsjuka, men sjukdomen är fortfarande enzootisk i stora delar av världen. Många försök att utveckla ett vaccin mot mul- och klövsjuka har misslyckats med att inducera steril immunitet, med litet korsserotypskydd och otillräcklig immunitetslängd.17 De klassiska metoderna för vaccinproduktion, som seriepassage av viruset på cellodling,18 i icke-tillåtande djur och dess naturliga värd kunde dämpa viruset. Detta beror på den selektiva ackumuleringen av mutationer runt antigena och bindningsställen.19–21 Användningen av reversion av medlet genom positiv selektion och kvasi-arter svärmmetod är dock inte tillämplig för användning i icke-endemiska områden.22 DNA och proteinteknologier har förbättrat forskningen genom att modifiera integrinreceptorer,23 genom att använda syntetiska peptider som kan inducera ett explicit immunsvar hos djuret.24 T-hjälparcellsepitoper som är inneboende i G–H-loopregionen är potenta B-cellsepitoper som inducerar humoral immunitet.25 Användningen av rekombinant interferon (IFN) och bovint interleukin 18 (IL-18) som adjuvans har förstärkt långtidsimmuniteten hos laboratoriedjur.26,27

Nyligen är rekombinanta levande vektor-DNA-vacciner potenta cytotoxiska T-lymfocyter (CTL)-inducerare,28,29 För att uttala denna effekt vid mul- och klövsjuka är ett lämpligt adjuvans nödvändigt.30 För att övervinna denna effekt har rekombinationen av värd-Ig-superfamiljen och mul- och klövsjukepitopen förbättrat den humorala och cellulärt immunsvar hos djuret.

Flaskhalsproblemet med att inducera steril och långvarig immunitet hämmas av förstörelsen av värdproteinhandeln av icke-strukturella (NS) proteiner, särskilt 3A, så framkallar inte en klusterdifferentiering 8 positiv (CD8 plus ) T-cellsrespons p.g.a. svag CTL och viruset kvarstår i djuret.31 Integrinreceptorer som medierade benmärgshärledd dendritisk cell (DC) apoptos hindrade värdens medfödda immunitet.32 Guzman et al33 och Joshi et al34 analyserade surrogatsvar för CTL-död såsom proliferation eller produktion av IFN genom CD8-uttryckande celler, men många CD8 plus-uttryckande lymfocyter som inte är CTL:er producerar IFN, inklusive naturliga mördarceller (NK) och undergrupper av gammadelta (δ) T-celler. 35–37

Enligt Oh et al,38 kan IFN-svar återstimuleras hos vaccinerade nötkreatur som har visat en hög nivå av virusneutraliserande antikroppstiter i cirkulationen dagen för utmaningen, vilket har en direkt relation till vaccininducerat skydd med IFN - och neutraliserande antikropp. Dessutom är CD4 plus T-cellerna den huvudsakliga blomstrande fenotypen och IFN-producerande celler. Vid naturlig infektion förelåg emellertid lymfopeni, som överlappade med maximal viremi och serum IFN-svar medan in vivo plasmocyt DC (pDC) antal och in vitro pDC IFN-sekretion minskade kort inom 2 dagar efter infektion.39 Produktion av IFN- från monocyt-härledda DCs (MoDCs) och hud-derived DCs (skin DCs) hämmas i den akuta fasen av infektion hos svin.40 Det förekom också induktion av apoptos i omogna dendritiska celler av FMDV.32 För att övervinna virusets immunpatogenes. genom att öka antikroppsproduktionen och T-cellsproliferation, uppnåddes högre nivåer av CTL-aktivitet och IFN-uttryck i CD8 T-celler med syntetiska oligonukleotider som adjuvans för slemhinnevaccin.41 Huvudsyftet med denna artikel är att se över trender inom MKS-vaccinutveckling och utmaningar att inducera steril och långvarig immunitet.

Försvagat och inaktiverat vaccin

Det gjordes många försök att förbättra levande försvagade MKS-vacciner med konventionella metoder som seriepassage i icke-tillåtande djur eller cellkultur. Dämpning uppnåddes genom att passera i icke-mottagliga arter, såsom möss, kaniner och embryonerade ägg tills den förlorade virulens hos nötkreatur. Seriella passager av FMDV C-S8c1 vid hög infektionsmångfald i cellkultur resulterade i ett defekt genom (C-S8p260), som var fullständigt skyddande för möss mot dödlig utmaning med FMDV C-S8c1 och säkert för svin efter vaccination med en enstaka dos av C-S8p260.42 Det inducerade också höga titrar av neutraliserande antikroppar och aktiverade T-celler hos svin.42

Seriell kontaktöverföring av det högpatogena, grisanpassade O Taiwan 97-isolatet hos svin minskar signifikant virulensen efter den 14:e grispassagen och avskaffade den efter den 16:e passagen.43 Aminosyraförändringar under in vivo-passager var mycket tyst substitution och förändringar i VP1 (1D) var övergående. Att utveckla ett MKS-vaccin i icke-tillåtande värdar kan utlösa medlet att använda andra cellulära receptorer än Arg-GlyAsp (RGD), ett placktest i BHK 21-testet kan visa sig vara negativt medan viruset är intakt.43 Ersättning av aminosyran sidokedjor som är belägna nära kapsidintersubenheten av en annan aminosyra skulle kunna etablera nya disulfidbindningar eller elektrostatiska interaktioner mellan subenhetsgränssnitt och antingen projiceras eller initieras att vara förbrukbara för infektion genom att öka värmetoleransen hos vaccinstammarna,44 med nuvarande procedurer, av MKS-vacciner som är mindre beroende av en idealisk kylkedja. FMDV C-S8p260-stammar är segmenterade såväl som replikationskompetenta vilket kan utgöra grunden för attenuering av vacciner med två säkerhetsbarriärer.45

Den mesta forskningen visar att inaktivering av djurmodell FMDV med användning av en aminosyrasubstitution i 2C inte var detekterbar i C-S8c1 men fanns i en låg andel av marsvinsanpassade FMDV.46 Denna aminosyrasubstitution blev snabbt överordnad i viruspopulationen efter återinförandet av det marsvinsanpassade viruset i grisar. Dessa fynd visar hur introduktionen av minoritetsvariantvirus i en artificiell värd kan komma att öka till sin dominans när den ursprungliga värdarten återinfekteras.47 Utöver denna positiva selektion och kvasi-art svärm, kan den vaccinala stammen omvandlas till en patogen stam. 22

Inaktivering av viruset genom att använda formalin och endonukleas misslyckas med att inaktivera viruset och bryta ned de antigena ställena.48 Binär etylenimin (BEI) har också använts för att försvaga viruset samtidigt som kapsidens integritet bibehålls.15,49 BEI- inaktiverade mul- och klövsjuka cellulära receptorer, integriner, används för vidhäftning och internalisering i odlade celler, interaktion medieras av en aminosyrarest lokaliserad inom GH-loopen av VP1-kapsidprotein.49 FMDV-specifika monoklonala antikroppar eller en syntetisk peptid visade bindning av BEI- inaktiverade mul- och klövsjuka internaliserades genom deras samlokalisering med markörproteinet till BHK-21, medierat av det integrinbindande motivet RGD.50 Dessutom påverkar BEI-inaktivering inte antigeniciteten hos GH-loopen.20,51 BEI-inaktivering, bevarad virionarkitektur och receptorer gynnade internaliseringen av viruset i odlade celler, såväl som in vivo, förmedlas av integrinigenkänning,47,52,53 dock visar hela viruskvantifieringen ett minimiresultat jämfört med det för formalin inaktivering (65–71,6 procent), medan BEI-inaktivering är 44,2 procent ,49

Sekventiell passage av typ C FMDV från svin och marsvin, och bibehållen i svin och diande möss, resulterar i aminosyraersättningar (I2483T i 2C, Q443R i 3A och L1473P i VP1). Den ersatta aminosyran (L1473P), bredvid det integrinbindande RGD-motivet, avskaffade tillväxten av viruset i olika cellinjer och förändrade dess antigenicitet.47 En annan studie utförd av Burman et al20 avslöjade att en enda aminosyraförändring i RGD plus 1- och RGD plus 4-ställen hämmar virusbindning och infektion som underlättas av v 6 eller v 8, men viruset använder v 3 för cellvidhäftning. Ersättningar med metionin eller arginin vid bindningsstället är effektiva hämmare för v 6. Två leucinrester vid fläckarna RGD plus 1 och RGD plus 4 stabiliserade bindningen beroende på strukturen omedelbart C terminal till RGD.20,54 EDTA-resistent bindning till v 6 är ett kännetecken, och det stabila komplexet med sin cellulära receptor förväntades ge avsevärd mul- och klövsjuka hög smittsamhet.21

Alaninsubstitution med leuciner vid den första och fjärde positionen vid RGD plus 1- och RGD plus 4-ställena resulterar i hämning av virusbindning och virusbindning till v 6 eller v 8. Viruset använder emellertid v 3 för cellinträde.20 Medan cellodlingsanpassade stammar använder heparansulfatproteoglykaner (HSPG) som en alternativ receptor. Bekräftelsen av deras ektodomäner och det ligandbindande tillståndet hos integriner är en viktig faktor för tropism för virus.54

Heparansulfatbindande virus internaliserade DC effektivt men presenterade inte antigen för lymfocyter, vilket inducerade ett FMDV-specifikt IgG-svar.55 Dessa resultat visar att DC internalisering av FMDV är mest effektiv för vaccinvirus med HS-bindande kapacitet, men HS-bindning är inte en exklusivt krav.

Det selektiva trycket som utövas av värdens humorala immunsvar har en viktig roll i både selektion och stabilisering av de antigena FMDV-varianterna, vilket resulterar i förändring i celltropism. In vitro visade tester att parallell passage av FMDV i närvaro av subneutraliserande homologa sera resulterade i bibehållande av mutanter.56 Emellertid inokulerades förökning av FMD typ A24 som innehöll en SGD-sekvens i cellreceptorbindningsstället i nötkreatur , viruset växte dåligt i BHK-21-celler och sekvensen bibehölls stabilt under förökning i BHK-21-celler som uttrycker det bovina V 6-integrinet (BHK3 V 6), såväl som i experimentellt ympade och kontaktboskap .56

Från två oberoende transmissionskedjor hos nötkreatur finns genomiska förändringar på grund av sekventiell passage på den BHK-21-cellanpassade (heparansulfatbindande) stammen av FMDV. En vildtypsvariant med en aminosyramutation vid VP1 356 plockades snabbt ut för in vivo viral replikation.57

Deleteringsgenerna kodar för NS-proteinet som inte är avgörande för virusreplikation in vitro är en alternativ teknik för att generera levande försvagade vacciner. Men för att vara användbart som vaccin måste detta deletionsvirus fortfarande kunna replikera i mottagliga djur. Fördelen med detta tillvägagångssätt, jämfört med den klassiska dämpningsmetoden, som i allmänhet introducerar mutationer på ett begränsat antal ställen, är att risken för återgång till virulens minskar avsevärt58, och NS-proteiner är potenta T-cellsepitoper.59

Effekten har visats i genetiskt modifierade FMDV-vaccinstammar med viss aminosyraersättning på de antigena platserna, med liknande tillväxtegenskaper som det vilda viruset som har visat sig helt skydda djuret från en utmaning men med förmågan att replikera in vitro.60

Nödfallsvaccin med dubbla oljeadjuvans för MKS visade en minskning av viremi och virusskuggning och visade inga kliniska tecken. Det fanns en konsekvent detektering av IL-6, IL-8 och IL-12 hos vaccinerade djur.61 Medan andra cytokiner IL-1, IL-2, TNF , TGF och interferoner detekterades inte; detta visar att vaccinet inte inducerade ett systemiskt inflammatoriskt svar såväl som systemisk ökning av T-lymfocytaktivitet, vilket är relaterat till kortlivat skydd mot mul- och klövsjuka.61

Rekombinant humant IL-2 är en potent humoral immuninducerare i det murina MKS-vaccinet.62 Vaccinerade djur förblir serokonverteringspositiva i 7–8 månader och systemiska nivåer av cytokinerna (IL-6, IL{{5 }} och IL-12) ökade efter vaccination.63

Tomma virala kapsider

Tomma virala kapsider, även kända som virusliknande partiklar (VLP), omfattar hela repertoaren av immunogena platser som finns på intakta virus men saknar infektiösa nukleinsyror och involverar kloning av det virala genomet som är nödvändigt för syntes, bearbetning och sammansättning av virus strukturella proteiner till tomma virala kapsider (P1-2A- och 3Cpro-kodande gener; figur 1).64 Tomma kapsider produceras naturligt in vitro i cellkultur, är antigeniskt lika och är immunogena.65

Användningen av det tomma kapsidvaccinet är en lovande kandidat eftersom det kringgår användningen av viruset i vaccinproduktionen och bevarar konformationen av epitoper.45 Dessutom finns det ingen risk för återgång av viruset och rekombination med de vilda stammarna. Serumfria suspensionsväxande däggdjursceller har använts för transient genuttryck (TGE) av FMDV-rekombinanta tomma kapsider.66 Identifiering av vaccinerade från infekterade eller konvalescenta djur är lätt med hjälp av för närvarande tillgänglig teknologi.67–69

Underenhetsvaccin

Subenhetsvaccin innehåller virala antigener skördade genom kemisk extraktion eller bio-expression av en minimal mängd icke-virala antigener i ett odlingsmedium.70 Utredare har avslöjat att VP1 är ett av FMDV-kapsidproteinerna, som hade en betydande ytexponering på 1970-talet , och nya framsteg inom strukturell virologi.71

Genteknik har använts för att mutera delar av genomet eller avskaffa en proteinkodande region av VP1 i de senaste försöken att skapa försvagade vacciner. Med användning av rekombinant DNA konstruerades ett virus med RGD-receptorbindningsstället på VP1-borttaget FMDV.72 Hos 7- till 10-daggamla möss eller grisar kunde detta virus inte fästa vid celler och framkalla infektion.73

VP1-kapsidproteinet från FMDV och den karboxiterminala regionen av VP1 har en G-H-loop som är mycket immunogen, motsvarande B-cellsepitoperna. En kemiskt syntetiserad peptid bestående av regioner (resterna 141 till 158) av ett virusbeläggningsprotein (VP1) från FMDV-serotyp O har framkallat höga nivåer av neutraliserande antikroppar och skyddat nötkreatur mot intradermolingual inokulering av infektiöst virus,24 vilket tyder på vikten av G –H-loop för att inducera ett humoralt immunsvar. VP1 innehåller också den hypervariabla regionen och det immunogena stället; att utnyttja platsen skulle vara basen för bred immunogenicitet.74

Inkorporeringen av IFN som ett genetiskt adjuvans resulterade i en fördröjd uppkomst av kliniska tecken och viremi.75 Ett rekombinant silkesmask baculovirus, som kodar för P1-2A- och 3C-proteaset från FMDV Asia 1, kunde producera specifika antikroppar hos vaccinerade djur och skyddade efter utmaning med ett virulent homologt virus, och kliniska tecken lindrades och fördröjdes.64

En engångsdos av defekt adenovirus 5 (Ad5) innehållande P1 och den 3C-kodande regionen av serotyp A FMDV (Ad5A24) inducerades, vilket neutraliserade antikroppar och skyddade svin mot homolog utmaning.76 Effekten på den cellulära immunarmen undersöktes dock inte .

För både vacciniavirus och baculovirusdrivet uttryck av tomma kapsider av A-serotyp; innehållande rationellt utformade mutationer, förbättrades stabiliteten i eukaryota celler.77 Denna metod för att producera vaccinantigen har flera potentiella fördelar jämfört med nuvarande teknologier i termer av produktionskostnader, risk för infektion och termotolerant vaccin.45

Humant adenovirus typ 5 vektor som uttrycker kapsidprotein (P1-2A och muterat viralt 3C-proteas) ger en signifikant humoral, cellulär och mukosal immunitet framkallad i BALB/c-möss. Vaccination av marsvin framkallade betydande neutraliserande antikroppar och anti-FMDV immunglobulin A (IgA) antikroppar med 100 procent skydd av marsvin mot utmaning.78

Ett rekombinant hundadenovirus typ 2 (CAV2) som uttrycker kapsidproteiner (P1/3C) (Figur 1) kunde utlösa ett starkt humoralt immunsvar hos marsvin. Däremot framkallade inte hundadenovirus typ 2 (CAV2)-uttryckande VP1-protein ett bibehållande antikroppssvar hos marsvin eller möss.79

Svin vaccinerade med Adenovirus 5 med cytomegalovirusförstärkare som kodar A24-2B (Ad5-CI-A24-2BC) etablerade ett maximalt neutraliserande antikroppssvar med 7–14 dpv och framkallade högre IgM-produktion vid 7 dpi.14 En modifierad cytomegaloviruspromotor förbättrade vektorns effektivitet och avancerade för att öka cellinfektionen i cellkulturen, gruppen som fick vaccinet var helt skyddad efter utmaningen.14

Intramuskulär ympning av möss med rekombinanter, rekombinant kapsidprotein från FMDV-baculovirus klonat med cytomegalovirus omedelbar tidig förstärkare som en promotor (CMV-IE), och T-cellsimmunogenkodande region med T-cellsepitoper, inducerade effektivt neutraliserande antikroppar och gammainterferon ( IFN- ).80 P1- 2A- och 3C-kodande regioner MKS-serotyp A uttryckt i silkesmaskspuppor (Bombyx mori) kunde inducera höga titrar av specifika antikroppar och skyddade helt mot virulent homolog virusutmaning.81

Det multipla antigena peptidsystemet är mycket immunogent jämfört med den enda linjära peptiden av MKS-vaccinala antigener.82 Syntetiska dendrimerpeptider, som har två kopior av det huvudsakliga FMDV-antigeniska B-cellsantigenplatsen [VP1 (140–158)], kovalent kopplade till en heterotypisk T-cellsantigenplats från det icke-strukturella proteinet 3A [3A (21–35)], har visats skydda grisar mot virusutmaning.83 Dendrimerpeptid som reproducerar den heterotypiska och högkonserverade FMDV 3A (21–35) T-cellsepitop har också förbättrat neutraliserande antikropps- och IFN-svar.84 Hos 70 procent av B2T-vaccinerade grisar observerades fullt skydd – inga kliniska tecken på sjukdom – vid virusutmaning dag 25 efter immunisering.84

DNA-vacciner

Encephalomyocarditis virus (EMCV) interna ribosomentry site (IRES) har raderats och L-genen, som är involverad i cellavstängning genom proteolys av eIF46,85 har tagits bort och EMCV IRES, som har visat sig öka expressionseffektiviteten, har har infogats uppströms om P1-sekvenserna.86 DNA-vaccin som kodar P1-2A och GM-CSF som en adjuvansinducerad robust FMDV-specifik och neutraliserande antikropp, såväl som indoserande cytokiner IL-8 och IFN-produktion hos svin.87

DNA-vaccin baserade på virala minigener som motsvarar tre stora B- och T-cells FMDV-epitoper av VP1 (aminosyrasekvens 133–156)-3A (aminosyrasekvens 11–40) och VP4 (20–34) skydda möss, i frånvaro av specifika antikroppar vid tidpunkten för utmaning.88

Intranasal administrering av FMDV DNA-vaccin; användning av kitosan som leveransvehikel och IL-15 som molekylär adjuvans, har inducerat slemhinne- och systemiskt immunsvar med förstärkt cellmedierad immunitet (CMI), vilket visas av den högre nivån av T-cellsproliferation, CTL-svar, och uttryck av IFN- i både CD4 plus och CD8 plus T-celler. 73

Möss vaccinerade med plasmid som uttrycker VP1 och IL9 som en genetisk adjuvans och med anti-apoptosmekanismen utlöst, har utvecklat ett starkt humoralt svar, höga nivåer av IFN- och perforin i CD8 plus T-celler, men inte med IL{{6} } i dessa T-celler. IL-9 uppreglerade uttrycken av Beclin-genen och förhindrade apoptos av T-celler.89

En annan studie visade att VP1-DNA-vaccinet som uttrycker interleukin-6 och IFN- som används som molekylära adjuvans har förbättrat antigenspecifika cellmedierade svar. Det inducerade också en hög titer av IgG2a/IgG1, IFN-, IL-4 och dendritiska cellmognad.90

Genom att använda IL-2 som en genetisk adjuvans i DNA-vaccinkodande måste två FMDV VP1-epitoper (aminosyraresterna 141–160 och 200–213) som omfattar flera epitoper framkalla både T-cellsproliferation och neutraliserande antikroppar mot mul- och klövsjuka hos svin använder IL-2 som ett genetiskt adjuvans.91,92

Grisar immuniserade med anti-FMDV DNA-vaccinplasmiden som kodar för P1-2A3C3D och en plasmid som uttrycker svin "B-cellsaktiverande faktor som tillhör TNF-familjen" (BAFF) främjade aktivering av B-cellsmognad och byte av immunglobulinklass.93

Ett replikbaserat DNA-vaccin med regelbunden boost erbjöd en effektiv vaccinstrategi mot FMDV.94 Inkorporering av olika antigena mål i DNA-vacciner är ett perfekt sätt att göra en antigencocktail i en enda vaccinformulering. Möss immuniserade med tre plasmider som kodar för antigenet från mul- och klövsjukevirus (FMDV), pseudorabies virus (PRV) och klassisk svinpestvirus (CSFV) har visat lovande resultat.95

Intramuskulär inokulering av marsvin med DNA-plasmider som uttrycker FMDV innehållande en signalsekvens av den inokulerade svin-IgG-genen visade ett neutraliserande antikroppssvar och mjältcellsproliferation ökade efter förstärkning, men djuren skyddades inte från virusutmaning.96

DNA-vaccin som kodar för T-cellsepitop och B-cellsepitoper från platser 135–167 i VP1 och plats 1 inkluderar 141–160 regionerna (G–H loop) och karboxylterminalen av VP1 av FMDV typ O har framkallat starkt cellulärt immunsvar som observerats med användning av T-cellsproliferationsanalys.97

Intranasal leverans av FMDV-DNA-vaccin som kodar för kapsidprotein, katjonisk PLGA (poly(laktid-samglykolid) som vehikel, och bovint IL-6 som ett genetiskt adjuvans har visat förbättrade mukosala och systemiska immunsvar hos vaccinerade djur.98

DNA-vaccin som uttrycker kapsidprotein (P1-2A, 3C och 3D) primat med pGM-CSF och boostat med inaktiverat FMDV-antigen visade en betydande nivå av korsserotypreaktivitet hos vaccinerade grisar. En signifikant nivå av korsserotypreaktivitet rapporterades mot A, C och Asia1 i virusneutraliserings- och ELISA-testerna.99 Däremot inducerade DNA-vaccin som uttrycker VP1-protein och producerar antisens-RNA riktat mot 5'UTR av FMDV ett specifikt immunsvar hos vaccinerade möss.72

Ett DNA-vaccin som uttrycker VP1 tillsammans med IL-15 (molekylär adjuvans) förstärkte mukosalt utsöndrat IgA och serum-IgG och cellmedierad immunitet (CMI), vilket bevisats av högre nivåer av antigenspecifik T-cellsproliferation, cytotoxiska T-lymfocyter (CTL)-svar och högre uttryck av IFN- i både CD4 plus och CD8 plus T-celler som informerar mjälten och slemhinnorna.73

Rekombinanta vacciner framställs genom att rekombinera värd-Ig-superfamiljen och de virala epitoperna har förbättrat det humorala och cellulära immunsvaret hos vaccinerade djur. RNA-vacciner är potenta IgG-klassomkopplare, utöver detta har en hög titer av IgM också observerats i vaccinerade möss.100 Plasmid-DNA innehållande epitoper av FMDV har idealisk vävnadsfördelning i möss.101

Utmaningar vid induktion av långvarig immunitet

Det finns en signifikant förändring av T-lymfocytsubpopulationer, funktionell kompetens och förekomst efter infektion med olika serotyper av FMDV.102 Det finns en nedreglering av boCD4 plus och boCD8 plus T-celler fram till 48 timmar efter infektion (pi). Nedreglering av boWC1 plus T-celler observeras dock upp till 48 hp med FMDV serotyp O. Lymfocyter från vaccinerade djur visade en signifikant uppreglering av boCD4 plus , boCD8 plus , och boWC1 plus T-celler efter exponering för FMDV. 102

Efter naturlig infektion finns det en signifikant ökning av 3A-NS-proteinexpression i lymfocyter olika vid olika sjukdomsförlopp, vilket leder till övergående immunsuppression av CD4 plus och CD8 plus T-celler. 34

Förstörelse av värdproteinhandeln av NS-proteiner, särskilt 3A, stör fullständigt och framkallar därför inte ett CD8 plus T-cellssvar,31 På grund av svag CTL kvarstod viruset i djuret. Integrinreceptorer medierar benmärgshärledd DC-apoptos, vilket hindrar värdens medfödda immunitet.32 Ett annat viktigt fenomen som stör värdimmuniteten är Lbpro, en mycket konserverad domän som spelar en viktig roll genom att hämma ubiquitination av nyckelsignalmolekyler vid aktivering av typ I IFN-svar som retinsyrainducerbar gen I (RIG-I), TANK-bindande kinas 1 (TBK1), TNF-receptorassocierad faktor 6 (TRAF6) och TRAF3.103 Detta minskar nivån av omedelbar och tidig initiering av IFN mRNA och IFN-stimulerade genprodukter.102 Dessutom blockerar 3Cpro intra-Golgi-transporten genom att bryta ned det protein som krävs för intra-Golgi-transport.

Guzman et al33 och Joshi et al34 analyserade surrogatsvar för CTL-dödning, såsom proliferation eller produktion av IFN genom CD8-uttryckande celler som rapporterades men många CD8 plus uttryckande lymfocyter som inte är CTL som producerar IFN, inklusive NK-celler och undergrupper av δ T -celler. 35–37,39,104

Aktiviteten hos CTL utvärderad 10 dagar efter utmaningen med Ad5-FMDV-3C indikerade en signifikant ökning av CTL-aktivitet 10 dagar efter utmaningen jämfört med boostnivåer, men återgick till baslinjenivåerna 17 dagar efter utmaningen.17 Ett försök att utvärdera CTL-aktivitet på dag 4 misslyckades med att få tillräckligt med celler. Detta berodde på lymfopeni och immunopatologi inducerad av FMDV. Det finns ett positivt samband mellan IFN-svar och vaccininducerat skydd förutom en minskning av långtidspersistensen av MKS-viruset.38

Enligt Oh et al är 38 CD4 plus T-celler den huvudsakliga multiplicerande fenotypen och IFN-producerande celler.

Oavsett FMDV-serotyp nådde serum IFN- en topp 2–3 dagar efter infektion, lymfopeni motsvarade maximal viremi och serum IFN-svar, och antalet cirkulerande plasmocytdendritiska celler (pDC) och in vitro pDC IFN-produktion sjönk övergående efter 48 timmar. Oavsett den injicerade FMDV-serotypen eller åldern på det drabbade djuret, hittades aldrig infektion av lymfocyter eller pDCs.39

Genereringen av IFN- från monocyt-härledda DCs (MoDCs) och hud-derived DCs (skin DCs) undertrycks under den akuta fasen av svininfektion. Denna påverkan sker i takt med ökade virala titrar i blodet, men dessa celler infekteras inte produktivt. Intressant nog förändras inte förmågan hos dessa DC att ta upp partiklar och bearbeta antigener, vilket visar att antigener inte påverkar deras förmåga att ta upp partiklar och bearbeta antigener.35

Slutsats

Baserat på ovanstående litteratur och forskningsgap, skickar den följande rekommendationer. Cellulär internalisering, glykosyleringsmönster, antigenpresentation och mekanismer för positiv selektion (utveckling av patogen stam) av de traditionella vaccinerna bör studeras. Vaccininducerad CD8 plus T CMI stärker det långlivade immunsvaret och korsskyddet. Det finns en roll för δ T-cellsreceptorer i immunpatogenes, persistens och CTL-produktion, vilket bör studeras utförligt. Rekombinant protein, under användning av flödescytometer, och ELISpot ELISA för analys av vaccinpartikelinternalisering, antigenpresentation och bedömning av antigenpresenterande celler överhörning.

Nya webbaserade verktyg bör utvecklas som kommer att visa effekterna av sidokedjor på B- eller T-cellsepitopen. Användningen av djurmodellinfektion och vaccinutvecklings- och effektivitetstester bör eftersträvas tydligt eftersom det finns en anmärkningsvärd integrinreceptorskillnad hos laboratoriedjur, och svin och idisslare finns där. Beräkningsmässig uppskattning av genomomfattande CTL-epitoper genom att integrera epitopförmodande verktyg vid beräkning av ett stort antal virala sekvenser och efterföljande in vivo-utvärdering har en stor fördel för att producera vacciner med långvarigt skydd och korsskyddsförmåga.

Förkortningar

3A, icke-strukturellt protein; Ad5, Adenovirus 5 Vector; 3Cpro, 3C-proteas (icke-strukturellt protein); BEI, binära etylenminer; BHK-cell, Babyhamster-njurcell; CD4 plus , klusterdifferentieringsfaktor fyra positiv; CD8 plus , klusterdifferentieringsfaktor åtta positiv; cDNA, komplementärt DNA; CTL, cytotoxiska T-celler; DC, dendritisk cell; ELISA, enzymkopplad immunosorbentanalys; MKS, mul- och klövsjuka; FMDV, mul- och klövsjukevirus; GM-CSF, granulocyter och monocyter Kolonistimulerande faktor; IFN-, interferon alfa; IFN-, interferon gamma; Ig, immunoglobulin; IL, Interleukin; LTR, Long terminal repeat; NK-celler, naturliga mördarceller; NS-protein, icke-strukturellt protein; P1-2A, gen för strukturell proteinprekursor; P1-2A3C3D, viral strukturell proteinprekursor P1–2A och de icke-strukturella proteinerna 3C och 3D; PBMC, perifert blod mononukleerat; RT-PCR, omvänd transkriptionspolymeraskedjereaktion; SAT, sydafrikansk typ; TGE, Transient genuttryck; TGF, tumörtillväxtfaktor; TNF, tumörnekrosfaktor; Th-celler, T-hjälparceller; VP1, viralt protein 1; δ T-celler, Gamma delta T-celler.

Uttalande om datadelning

Data som används i denna recension är sekundära och ingår i artikeln.

Bekräftelse

Jag är mycket tacksam mot forsknings- och samhällstjänstens vicepresidentskontor vid University of Gondar för att ha tillhandahållit material och ekonomiskt stöd. Jag tackar också College of Veterinary Medicine and Animal Sciences, University of Gondar, för ytterligare anläggningsstöd.

Finansiering

Författaren tackar University of Gondar, Research and Community Service vice president office.

Avslöjande

Författaren förklarar att det inte finns några intressekonflikter i detta arbete.

Referenser

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

2. Raza S, Siddique K, Rabbani M, et al. Mikrobiell patogenes i silicoanalys av fyra strukturella proteiner av aftovirusserotyper avslöjade signifikanta B- och T-cellsepitoper. Mikrob Pathog. 2019;128 (augusti 2018):254–262. doi:10.1016/j.micpath.2019.01.007

3. Arzt J, Belsham GJ. Överföring av mul- och klövsjuka från ihållande infekterade bärare till naiva nötkreatur via överföring av orofaryngeal vätska. Veterinärens värld. 2018;3:318. doi:10.1128/ mSphere.00365-318

4. Arzt J, Pacheco JM, Stenfeldt C. Patogenes av virulent och försvagat mul- och klövsjukevirus hos nötkreatur. Veterinärens värld. 2017;14:89. doi:10.1186/s12985-017-0758-759

5. Sobhy NM, Bayoumi YH, Mor SK, El-Zahar HI, Goyal SM. Utbrott av mul- och klövsjuka i Egypten: molekylär epidemiologi, evolution och prognostisk betydelse för hjärtbiomarkörer. Int J Vet Sci Med. 2018;6(1):22–30. doi:10.1016/j. just.2018.02.001

6. Senthilkumaran C, Yang M, Bittner H, et al. Detektion av genom, antigen och antikroppar i orala vätskor från grisar infekterade med mul- och klövsjukevirus. Kan J Vet Res. 2017;81:82–90.

7. Palinski RM, Bertram MR. Första genomsekvensen av mul- och klövsjukevirus serotyp O sublineage Ind2001e från södra Vietnam. Microbiol Resour tillkännagivande. 2019;8: e01424–18. doi:10.1128/mra.01424-1418

8. Pulido MR, Sobrino F, Borrego B, et al. Försvagat mul- och klövsjukevirus-RNA som bär en deletion i den 3′ icke-kodande regionen kan framkalla 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. Jämförelse av kemiska extraktionsmetoder för bestämning av 146S-innehåll i mul- och klövsjuka oljeadjuvanserade vaccin. J Appl Microbiol. 2019;1(Rueckert 1985):1–9. doi:10.1111/jam.14465

10. Jamal SM, Belsham GJ. Mul- och klövsjuka: dåtid, nutid och framtid. Vet Res. 2013;44(1):1–14. doi:10.1186/1297-9716- 44-116

11. Robinson L, Knight-Jones TJ, Charleston B, et al. Uppdatering av global mul- och klövsjukaforskning och gapanalys: 7 - patogenes och molekylärbiologi. 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 uttrycker kapsidproteiner från indiska vaccinstammar av mul- och klövsjukevirus framkallar ett effektivt antikroppssvar hos nötkreatur. 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 ett adenovirus-vektorat mul- och klövsjukevirus serotyper Ett subenhetsvaccin hos nötkreatur med användning av en modell för direktkontaktöverföring. BMC Vet Res. 2018;14(1):1–9. doi:10.1186/s12917-018- 1582-1

14. Pena L, Pires M, Koster M, et al. Tillförsel av ett mul- och klövsjukevirus tomt kapsidsubenhetsantigen med icke-strukturellt protein 2B förbättrar skyddet av svin. Vaccin. 2008;26 (45):5689–5699. doi:10.1016/j.vaccine.2008.08.022

15. Barteling SJ, Cassim NI. Mycket snabb (och säker) inaktivering av mul- och klövsjukevirus och enterovirus genom en kombination av binär etylenimin och formaldehyd. Dev Biol (Basel). 2004;119:449–455

16. Rweyemamu MM, Umehara O, Giorgi W, Medeiros R, Neto DL, Baltazar M. Effekt av formaldehyd och binär etylenimin (BEI) på integriteten av mul- och klövsjuka viruskapsid. 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 cytotoxisk T-lymfocytfunktion efter infektion med mul- och klövsjukevirus och vaccination. 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. Ny vaccindesign baserad på defekta genom som kombinerar egenskaper hos försvagade och inaktiverade vacciner. PLoS One. 2010;5(4):1–11. doi:10.1371/ journal.pone.0010414

19. Núñez JI, Baranowski E, Molina N, et al. Syrasubstitution i icke-strukturellt protein 3A kan förmedla anpassning av mul- och klövsjukevirus till marsvin. J Virol. 2001. doi:10.1128/JVI.75.8.3977-3983.2001

20. Burman A, Clark S, Abrescia NGA, et al. Specificitet för VP1 GH-loopen av mul- och klövsjukevirus för 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. Mul- och klövsjukevirus bildar ett mycket stabilt, EDTA-resistent komplex med dess huvudreceptor, integrin v 6: implikationer för smittsamhet. J Virol. 2008;82(3):1537–1546. doi:10.1128/JVI.01480-07

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

23. Mckenna TS, Lubroth J, Rieder E, et al. Det mul- och klövsjukevirus som har tagits bort från receptorbindningsställen skyddar nötkreatur från mul- och klövsjuka. 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. Skydd av boskap mot mul- och klövsjuka genom en syntetisk peptid. Vetenskap. 1986; 232:639–641. doi:10.1126/science.3008333

25. Gómez N, Salinas J, Escribano JM, et al. Skyddande immunsvar mot mul- och klövsjukevirus med VP1 uttryckt i transgena växter skyddande immunsvar mot mul- och klövsjukevirus med VP1 uttryckt i transgena växter. J Virol. 1998;72:2–5.

For more information:1950477648nn@gmail.com