La mappatura degli antigeni del norovirus umano durante l'infezione rivela l'ampiezza della risposta immunitaria umorale

npj Vaccini volume 8, numero articolo: 87 (2023) Citare questo articolo

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I norovirus umani (HuNoV) sono la principale causa di gastroenterite acuta in tutto il mondo. La risposta immunitaria umorale svolge un ruolo importante nell’eliminazione delle infezioni da HuNoV e chiarire il panorama antigenico di HuNoV durante un’infezione può far luce sui bersagli anticorpali per informare la progettazione del vaccino. Qui, abbiamo utilizzato la visualizzazione fagica assistita da Jun-Fos di una libreria genomica GI.1 del genogruppo HuNoV e il sequenziamento profondo per mappare simultaneamente gli epitopi degli anticorpi sierici di sei individui infetti da HuNoV GI.1. Abbiamo trovato epitopi unici e comuni che erano ampiamente distribuiti sia tra le proteine ​​non strutturali che tra la principale proteina del capside. Profili epitopici ricorrenti suggeriscono impronte di anticorpi immunodominanti tra questi individui. L'analisi dei sieri raccolti longitudinalmente da tre individui ha mostrato la presenza di epitopi esistenti nei sieri pre-infezione, suggerendo che questi individui avevano precedenti infezioni da HuNoV. Tuttavia, gli epitopi appena riconosciuti sono emersi sette giorni dopo l’infezione. Questi nuovi segnali epitopici persistevano per 180 giorni dopo l'infezione insieme agli epitopi pre-infezione, suggerendo una produzione persistente di anticorpi che riconoscono epitopi di infezioni precedenti e nuove. Infine, l'analisi di una libreria di visualizzazione fagica genomica del genotipo GII.4 con sieri di tre persone infette dal virus GII.4 ha rivelato epitopi che si sovrapponevano a quelli identificati nelle selezioni di affinità GI.1, suggerendo la presenza dell'incrocio GI.1/GII.4 -anticorpi reattivi. I risultati dimostrano che la visualizzazione dei fagi genomici abbinata al sequenziamento profondo può caratterizzare i paesaggi antigenici HuNoV da sieri umani policlonali complessi per rivelare i tempi e l'ampiezza della risposta immunitaria umorale umana all'infezione.

I norovirus umani (HuNoV) sono la causa principale sia di casi sporadici che di epidemie di gastroenterite, causando circa 200.000 morti e rappresentando un onere economico globale di 60 miliardi di dollari ogni anno1,2,3. I Norovirus (NoV) appartengono alla famiglia Caliciviridae e sono classificati in 10 genogruppi (GI-GX) e 49 genotipi. Cinque genogruppi NoV (I, II, IV, VIII e IX), che contengono 38 genotipi diversi, sono in grado di infettare l'uomo4. L’ampia diversità di sequenza degli HuNoV porta alla fuga immunitaria, creando un potenziale ostacolo allo sviluppo di un vaccino ampiamente protettivo.

Il genoma di NoV è un RNA a filamento singolo, con senso positivo, lungo circa 7,5 kilobasi (kb) ed è organizzato in tre frame di lettura aperti (ORF). ORF1 codifica per una grande poliproteina che viene trasformata in sei proteine ​​non strutturali coinvolte nella replicazione virale, tra cui NS1/2 (p48), NS3 (nucleoside-trifosfatasi o NTPasi), NS4 (p22), NS5 (VPg), NS6 (proteasi) e NS7 (RNA polimerasi RNA-dipendente o RdRp). ORF2 e ORF3 codificano rispettivamente per le proteine ​​del capside maggiore (VP1) e minore (VP2). La principale proteina del capside VP1 è composta da un corto braccio N-terminale, un dominio a guscio (S) e un dominio sporgente (P). Il dominio S mantiene l'integrità dell'assemblaggio del capside NoV. Il dominio P si lega direttamente agli antigeni del gruppo sanguigno istologico (HBGA) per infettare le cellule umane5,6. Il dominio P è ulteriormente suddiviso in sottodomini P1 e P2 dove il sottodominio P2 è esposto sulla superficie esterna ed è altamente variabile in sequenza, facilitando la fuga da una risposta anticorpale7. La proteina minore del capside VP2 si lega a un motivo conservato nel dominio VP1 S. La sua funzione rimane poco chiara, sebbene interagisca con l'RNA genomico virale nel topo NoV8.

La risposta immunitaria umorale contro le infezioni da HuNoV svolge un ruolo fondamentale nella clearance virale e nella protezione dalle infezioni successive6. Le prove suggeriscono che l’immunità umorale è più efficace e più duratura dell’immunità delle cellule T nell’eliminazione delle infezioni da HuNoV9. Sono stati identificati molti epitopi di anticorpi monoclonali (mAb) per HuNoV. Una recente revisione ha riassunto oltre 70 studi pubblicati che delineano epitopi lineari e conformazionali, per lo più residenti in VP1, per 307 mAb unici9. Sebbene la mappatura degli epitopi nei mAbs sia fondamentale per la progettazione razionale del vaccino, non può catturare l’intera risposta immunitaria umorale policlonale. Per acquisire una comprensione completa dell’immunità umorale contro le infezioni da norovirus, è necessaria l’identificazione degli epitopi nei sieri umani policlonali. Un lavoro precedente ha valutato sieri umani policlonali sia di individui infetti da HuNoV che di partecipanti alla sperimentazione del vaccino e ha determinato la presenza di immunità protettiva e anticorpi di blocco cross-reattivi in ​​queste due coorti10,11,12,13,14,15. Gli anticorpi sierici che bloccano l'HBGA aumentano in seguito al challenge HuNoV e alle infezioni naturali10,11,12,14. Un ulteriore studio ha esaminato il repertorio sierologico dei sieri pre e post-immunizzati di tre partecipanti a uno studio sui vaccini bivalenti e ha identificato un anticorpo neutralizzante ampiamente protettivo e il suo epitopo cross-reattivo15. Tuttavia, il panorama antigenico completo di HuNoV rimane incompleto. Una mappa completa degli epitopi di HuNoV fornirebbe una visione sistematica della risposta immunitaria umorale durante l'infezione da HuNoV. Tali mappe potrebbero rispondere a domande come quali epitopi vengono riconosciuti durante un’infezione da HuNoV, se il panorama antigenico di HuNoV differisce da persona a persona, se il panorama cambia con il progredire dell’infezione e se ci sono epitopi conservati e immunodominanti tra gli HuNoV.