Razvoj monoklonskih antitijela specifičnih za polisaharide meningokoka sa svrhom karakterizacije protektivnih epitopa

Autor: Pietri, Gian Pietro
Přispěvatelé: Jonjić, Stipan, Lenac Roviš, Tihana, Lisnić, Berislav, Šantić, Marina
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Popis: Objectives: Glycoconjugate vaccines have been very successful in the fight against meningococcal disease. Despite alternative methods for capsular polysaccharide (CPS) production, the complexity of these sugars is still a limitation for implementing them at a large scale. This applicability is likely to improve if the target is a smaller and simpler glycan fragment. The present work aims to elucidate the key characteristics of different Men capsular polysaccharides that are fundamental in a protective antibody response. Materials and methods: A panel of monoclonal anti-Men antibodies was generated, and its bactericidal nature was confirmed using the serum bactericidal assay. The antibodies were tested by the inhibition enzyme-linked immunosorbent assay against a set of oligosaccharide fragments of different lengths. The molecular interactions between the monoclonal antibodies and the fragments were detailed at the atomic level by saturation transfer difference using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy. Anti-Fab models using X-ray diffraction data were built for in-silico docking studies. Results: We found that meningococcal glycoconjugates produce a strong IgG1 and IgG2b bactericidal antibody response in BALB/c mice. These antibodies specifically recognize their target and do not cross-react with the other CPSs. The MenC/Y/W/X mAbs minimal epitopes are conserved within five to six repeating units. O-acetyl groups in MenC, MenY and MenW CPSs and phosphodiester groups in MenX CPS are fundamental binding moieties for the recognition of their bactericidal mAbs. A platform for X-ray characterization tools from the parental mAb was established. Conclusion: The importance of O-acetylation in the case of MenC, MenY and MenW CPSs, and phosphodiester groups in the case of MenX CPS as well as the minimal epitope length were established for bactericidal epitopes. These findings may be beneficial for the development of epitope-based meningococcal vaccines.
PROŠIRENI SAŽETAK Uvod: Bakterijski meningitis ima visoku smrtnost (7-14%) što dovodi do najtežih ishoda u preko 135 000 slučajeva godišnje. Povezan je prvenstveno s Neisseria meningitidis (Men) serogrupama A, B, C, Y i W. Meningokokni kapsularni polisaharidi (CPS) bili su prva cjepiva, no danas su zamijenjeni polisaharidima konjugiranim s proteinskim nosačima koji su poboljšali imunogenost. Proizvodnja samih bakterijskih CPS-a temelji se međutim još i danas na kulturama bakterija. Iako postoje sintetske i enzimske metode, složenost polisaharida ograničavajući je faktor za proizvodnju dovoljnih količina. Primjenjivost bi se poboljšala korištenjem manjih i time jednostavnijih fragmenta. Ciljevi: Obrnuta vakcinologija na osnovi strukture, kojom se nastoji odrediti idealne komponente budućih cjepiva, temelji se na korištenju antitijela na CPS. Pri tome je cilj karakterizirati protektivna antitijela, obzirom da bi poznavanje 'protektivnih epitopa' unutar ukupnog CPS-a omogućilo dizajn optimalnih manjih fragmenata. Svrha rada je razjasniti ključne karakteristike različitih Men CPS koji su temeljni u odgovoru protektivnih antitijela. Cilj predloženih studija je karakterizirati strukturne i imunogene uloge duljine CPS-a, sijaliranja, O-acetilacije i konformacija Men serogrupa X, C, Y i W. Materijali i metode: Proizvedena je kolekcija monoklonskih anti-Men CPS antitijela, a njihova baktericidna priroda potvrđena je baktericidnim testom u serumu. Antitijela su testirana inhibicijskim enzimskim imunotestom (ELISA) putem oligosaharidnih fragmenata različitih duljina. Molekularne interakcije između monoklonskih antitijela i fragmenata detaljizirane su na atomskoj razini pomoću razlike u prijenosu zasićenja metodom spektroskopije nuklearne magnetske rezonancije (NMR). Modeli strukture antitijela su dobiveni metodom difrakcije rendgenskih zraka na proizvedenim kristalima antitijela. Isti su korišteni prilikom studija in-silico koje su analizirale vezivanje Men šećera na protektivna antitijela. Rezultati: Otkrili smo da meningokokni glikokonjugati proizvode snažan odgovor baktericidnih antitijela izotipa IgG1 i IgG2b u BALB/c miševa. Ta antitijela specifično prepoznaju svoju metu i ne reagiraju unakrsno s drugim CPS-ovima. Minimalni epitopi MenC/Y/W/X mAbs sačuvani su unutar pet do šest ponavljajućih jedinica. O-acetilne skupine u MenC, MenY i MenW CPS-ovima i fosfodiesterske skupine u MenX CPS-u osnovni su vezni dijelovi za prepoznavanje njihovih baktericidnih antitijela. Uspostavljena je platforma za karakterizaciju antitijela rendgenskim zrakama koja polazi iz početnih protektivnih antitijela te osigurava dovoljnu količinu i kvalitetu rekombinantnih antitijela za kristalizaciju. Zaključak: Za baktericidne, protektivne epitope utvrđena je važnost O-acetilacije u slučaju MenC, MenY i MenW CPS-a, te fosfodiesterskih skupina u slučaju MenX CPS-a, kao i minimalna duljina epitopa. Ova otkrića mogu biti korisna za razvoj cjepiva protiv meningokoka na bazi optimalnih epitopa.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: