Назад
Способность сывороточных антител защищать от патогенов возникает в результате взаимодействия антиген-специфических клонов В-клеток с различным сродством и тонкой специфичностью.
Эта клеточная динамика в конечном итоге ответственна за такие явления на уровне сыворотки крови, как импринтинг антител или "оригинальный антигенный грех" (OAS), предполагаемая склонность иммунной системы неоднократно полагаться на первую когорту В-клеток, которые ответили на стимул при контакте с родственными антигенами. Считается, что импринтинг/OAS представляет собой барьер для вакцинации против быстро эволюционирующих вирусов, таких как грипп и SARS-CoV-2. Точное измерение степени, в которой импринтинг/OAS препятствует набору новых клонов В-клеток путем бустинга, является сложной задачей, поскольку клеточное и временное происхождение антител в циркуляции не может быть легко установлено. Таким образом, степень влияния импринтинга/OAS на индукцию новых ответов в различных условиях остается неясной.
В недавнем исследовании, опубликованном на сервере препринтов bioRxiv, ученые разработали подход "молекулярного картирования судьбы", при котором антитела в сыворотке крови, полученные из определенных когорт В-клеток, могут быть дифференциально обнаружены. В данном исследовании мыши были сконструированы таким образом, чтобы кодировать FLAG-метку на С-конце гена легкой цепи каппа иммуноглобулина (Igκtag или K-tag), расположенную на LoxP-фланкировке, вместе с расположенным ниже Strep-tag. В-клетки с таким К-тэгом производят иммуноглобулины с меткой FLAG, пока не подвергнутся воздействию рекомбиназы Cre, когда они окончательно переключаются на Strep-тэг. Таким образом, Cre-опосредованная рекомбинация формирует карту судьбы антител, секретируемых в сыворотку или экспрессируемых на поверхности В-клеток и их клональных потомков, что позволяет дифференцированно выявлять антитела до и после формирования карты судьбы с помощью специфичных для метки вторичных реагентов.
Во-первых, авторы подтвердили функциональность аллеля K-тэга. Примерно 50% и 95% В-клеток гетерозиготных (Igκtag/wildtype) и гомозиготных (Igκtag/tag) мышей были FLAG+. У мышей с В-клетками, конститутивно экспрессирующими рекомбиназу Cre, почти во всех В-клетках FLAG-тег был заменен на Strep-тег. Далее мышей с Igκtag скрещивали с мышами со специфическим герминальным центром (GC), индуцируемым тамоксифеном, S1pr2-CreERT2 BAC-трансгенными мышами для получения S1pr2- Igκtag мышей.
Воздействие на мышей тамоксифеном после четырех- и восьмидневной иммунизации тринитрофенол-ключевым гемоцианином (TNP-KLH) привело к эффективной рекомбинации аллеля K-tag в В-клетках GC и не в В-клетках не-GC на 12 день после иммунизации (dpi). Общее количество анти-TNP антител после лечения тамоксифеном стало обнаруживаться к 8 дню и прогрессивно увеличивалось до 60 дня.
Деконволюция GC- и не GC-производных антител показала, что экстрафолликулярные FLAG+ антитела, пик которых пришелся на 8 день, постепенно замещались GC-производными Strep+ антителами, которые впервые появились на 14 день. Таким образом, модель мыши S1pr2- Igκtag позволила дифференцировать антитела, индуцированные первой волной В-клеток, которые вступили в реакцию GC при иммунизации (с TNP-KLH).
Далее авторы использовали способность вызывать CRE-опосредованную рекомбинацию для маркировки антител, секретируемых В-клетками, которые образовали GC в ответ на первичную иммунизацию (первичная когорта), и проследили за кинетикой при бустерной иммунизации. Соответственно, антитела, полученные первичной когортой, будут нести Strep-тег, тогда как новые антитела, возникающие из наивных В-клеток и первичных В-клеток памяти, не являющихся производными GC, будут иметь FLAG+.
Мыши с S1pr2- Igκtag были иммунизированы TNP-KLH и подвергнуты воздействию тамоксифена на 4, 8 и 12 сутки жизни для составления карты судьбы GC B клеток и их потомков. Иммунизированные мыши были усилены тем же антигеном через два и три месяца после первичной иммунизации, что привело к ожидаемому увеличению титров TNP. Авторы наблюдали, что после бустера преобладали первичные антитела Strep+, полученные от когорты В-клеток, сопоставленных с судьбой.
Хотя титры антител FLAG+ также повышались после каждого бустера, их уровень был относительно ниже и со временем снижался. Более того, исследователи ввели мышам вакцину с липидными наночастицами (LNP), модифицированную нуклеозидами мРНК, кодирующую SARS-CoV-2 Wuhan Hu-1 (WH1) в предварительно стабилизированной форме.
Ожидаемо, титры вторичных и третичных антител антирецептор-связывающего домена (RBD) формировались из когорты первичных В-клеток (Strep+). В целом, эти эксперименты показали высокий уровень первичной зависимости в ответах отзыва при гомологичном бустинге. Авторы сообщили, что OAS/импринтинг будет чрезвычайно эффективным при нулевом антигенном расстоянии, то есть при использовании одного и того же антигена для прайминга и бустинга.
Впоследствии, в аналогичных экспериментах с использованием дрейфующих вариантов гемагглютинина гриппа, команда обнаружила, что гетерологичный бустинг может частично уклоняться от первичной зависимости, приводя к экспансии антигенных вариант-специфических В-клеток, не вовлеченных в первичный ответ. Увеличение антигенного расстояния между первичным и усиленным антигенами уменьшало OAS/импринтинг, что приводило к новым ответам, специфичным для данного варианта.
Эксперименты с гетерологичным усилением были повторены с использованием LNPs, кодирующих мРНК SARS-CoV-2 WH1 или Омикрон BA.1. S1pr2- Igκtag мышей праймировали мРНК-лнпк WH1 и через один или два месяца бустировали либо BA.1, либо мРНК-лнпк WH1. Ответы антител на РБД WH1 были сходными и неразличимыми между мышами, получившими гомологичные и гетерологичные шипы.
Однако гетерологичное усиление вызвало выраженное увеличение титра анти-BA.1-RBD за счет вновь рекрутированных клонов В-клеток (FLAG+). Существенным различием между гомологичным и гетерологичным бустингом была способность последнего вызывать устойчивый ответ наивных клеток на антигенный вариант.
В целом, в ходе исследования, что при последовательном гомологичном усилении ответ сывороточных антител в значительной степени способствует повторному использованию первой когорты клонов В-клеток, а не привлечению новых наивных В-клеток. Эта "первичная зависимость" уменьшается в зависимости от антигенного расстояния, что позволяет вторичной иммунизации с использованием дивергентных гликопротеинов вируса гриппа или SARS-CoV-2 преодолеть импринтинг/OAS, нацеливаясь на новые эпитопы, отсутствующие в варианте прайминга. Результаты имеют значение для понимания импринтинга/ОАS, а также для разработки и тестирования вакцин, направленных на выработку антител к эволюционирующим антигенам.
