恰加斯病由克氏錐蟲(Trypanosoma cruzi)引起,全球約600-700萬人感染,其中20%-30%會發(fā)展為慢性心肌病,目前用于治療查加斯病的抗錐蟲藥物(如苯并咪唑和硝呋替莫)在慢性期效果不佳,且副作用顯著。因此,開發(fā)疫苗成為預(yù)防和治療查加斯病的重要方向。
文獻解析——免疫肽組學(xué)為恰加斯病疫苗的開發(fā)點亮曙光
▶ 發(fā)表時間:2024年12月
▶ 期刊:《PLOS PATHOGENS》
▶ 發(fā)表團隊:來自貝勒醫(yī)學(xué)院熱帶醫(yī)學(xué)與疫苗開發(fā)中心的團隊
▶ 文章標題:Immunopeptidomic MHC-I profiling and immunogenicity testing identifies Tcj2 as a new Chagas disease mRNA vaccine candidate
▶ 核心內(nèi)容:研究團隊通過質(zhì)譜免疫肽組學(xué)技術(shù)鑒定出24個克氏錐蟲肽段,其中6個來自Tcj2。基于Tcj2開發(fā)的mRNA疫苗在體外可高效表達并激活CD8+ T細胞。小鼠接種后誘導(dǎo)強烈記憶性CD8+ T細胞反應(yīng)和Th1偏向體液免疫,抗體特異性識別Tcj2且無交叉反應(yīng),且免疫小鼠脾細胞顯著抑制克氏錐蟲復(fù)制,證實Tcj2是新型mRNA疫苗的有前景候選物。
Part1. 研究方法
利用質(zhì)譜分析技術(shù)鑒定感染克氏錐蟲的細胞表面MHC-I分子呈遞的肽段。通過分析呈遞的肽段,尋找能夠激活CD8+ T細胞的寄生蟲蛋白,作為潛在的疫苗候選抗原。基于篩選出的候選抗原,開發(fā)mRNA疫苗,并在體外和體內(nèi)模型中驗證其免疫原性和保護效果。
圖1. 克氏錐蟲感染宿主細胞以及研究方法
Part2. 研究結(jié)果
一、感染細胞 MHC-I 上呈遞的肽段
為明確克氏錐蟲哪些蛋白經(jīng)抗原加工后在 MHC-I 上呈遞,研究人員用其感染小鼠 MC57G 成纖維細胞 48 小時,通過免疫肽組學(xué)的技術(shù),兩次實驗分別從感染細胞中鑒定出 6 條和 20 條克氏錐蟲肽段,并且感染期間,MHC-I 呈遞的肽段長度增加。該結(jié)果為后續(xù)研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù),也揭示了感染對 MHC-I 表達及呈遞肽段長度的影響。
圖2. 克氏錐蟲感染MC57G成纖維細胞上MHC-I肽段的分離和鑒定
二、Tcj2 蛋白肽段的呈遞
實驗鑒定出 24 種源于 17 種蛋白的克氏錐蟲獨特肽段,其中 Tcj2 蛋白貢獻了 6 種不同肽段。Tcj2 屬于克氏錐蟲 DnaJ 蛋白家族,序列比對表明其在不同克氏錐蟲菌株中高度保守,與小鼠、人類 DnaJ 蛋白差異較大,降低了誘導(dǎo)自身免疫反應(yīng)的風(fēng)險,這使 Tcj2 成為極具潛力的疫苗候選抗原。
圖3.克氏錐蟲呈遞的MHC I肽及其來源蛋白的列表
三、mRNA 疫苗體外免疫原性測試
構(gòu)建含 Tcj2 序列、SIINFEKL 和 FLAG-tag 的 mRNA 疫苗,轉(zhuǎn)染小鼠 DC2.4 細胞。結(jié)果顯示,Tcj2 mRNA 不影響細胞活力,且能正常翻譯和進行抗原呈遞,可激活 SIINFEKL 特異性 CD8+ T 細胞,促使其分泌 Granzyme B、IFN-γ 等細胞因子。
圖4.Tcj2 mRNA的體外評估顯示了mRNA構(gòu)建體的翻譯和抗原呈遞
四、Tcj2 mRNA LNPs 的免疫反應(yīng)及保護效果
為了評估 Tcj2 mRNA 候選疫苗的免疫原性,利用LNPs 方法對Tcj2 mRNA 候選疫苗進行包封,并對5 只小鼠在第 0 天和第 21 天進行接種。與對照組相比,Tcj2 mRNA LNPs可顯著增加 SIINFEKL 特異性 CD8+ T 細胞,誘導(dǎo)產(chǎn)生 Tcj2 特異性 IgG 和 IgG2c 抗體,呈現(xiàn) Th1 型體液免疫反應(yīng)。CD8+ T 細胞和 γδ T 細胞被強烈激活,產(chǎn)生多種細胞因子和細胞毒性物質(zhì)。這充分證明 Tcj2 mRNA LNPs 在體內(nèi)可引發(fā)有效的免疫反應(yīng),對克氏錐蟲感染具有保護作用。
圖5.Tcj2 mRNA LNPs在小鼠免疫原性研究中引發(fā)體液和細胞免疫反應(yīng)
Part3. 研究小結(jié)
本文運用質(zhì)譜免疫肽組學(xué)技術(shù),深入探究恰加斯病疫苗候選抗原,成功發(fā)現(xiàn) Tcj2 具有顯著潛力。體外和體內(nèi)實驗表明,Tcj2 mRNA 疫苗能有效翻譯、呈遞抗原,強烈激活 CD8+ T 細胞,引發(fā) Th1 型體液免疫反應(yīng)。同時,該疫苗誘導(dǎo)的抗體不會與宿主 DnaJ 蛋白產(chǎn)生交叉反應(yīng),免疫小鼠的脾細胞還可降低克氏錐蟲的寄生蟲負荷。這項研究不僅為恰加斯病的疫苗開發(fā)提供了新靶點,還展示了免疫肽組學(xué)在寄生蟲疫苗研究中的重要作用。
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