현재까지 발생한 판데믹 인플루엔자 바이러스의 특징은 novel subtype 또는 novel gene segments가 기존의 seasonal influenza strains에 도입되어서 새로운 항원성을 나타내는 바이러스로의 변이종이 나타남으로써 발생하였다. 20세기 총 3회의 판데믹이 발생했으며, 2009년의 A/H1N1은 'Swine flu'로도 알려져 있는데, 21세기 최초의 flu 판데믹이었다. 판데믹은 예측 불가능하기 때문에 광범위하고 유연한 prepandemic 대처가 필요하게 된다.
이 논문에서 저자는 뉴라미니다제 ...
현재까지 발생한 판데믹 인플루엔자 바이러스의 특징은 novel subtype 또는 novel gene segments가 기존의 seasonal influenza strains에 도입되어서 새로운 항원성을 나타내는 바이러스로의 변이종이 나타남으로써 발생하였다. 20세기 총 3회의 판데믹이 발생했으며, 2009년의 A/H1N1은 'Swine flu'로도 알려져 있는데, 21세기 최초의 flu 판데믹이었다. 판데믹은 예측 불가능하기 때문에 광범위하고 유연한 prepandemic 대처가 필요하게 된다.
이 논문에서 저자는 뉴라미니다제 억제제에 저항성을 가지고 마우스에서 병원성이 높은 A/H1N1 2009 바이러스의 병원성에 대해서 조사하였다. 또한 A/H1N1 2009 불활화 분할 바이러스 인플루엔자 백신 (GC1115)의 면역원성과 백신의 효능을 검증하고자 하였다.
본 논문의 1장에서는 인플루엔자 바이러스의 일반적 특징에 대하여 기술하였고, 2장에서는 마우스에 적응된 A/H1N1 2009 바이러스의 독력, 잠재적 병원성 뿐 만 아니라 제작하는 과정을 언급하였다. 뉴라미니다제 억제제에 저항성을 지니는 신종인플루엔자 바이러스 제작을 위해 A/California(CA)/04/09 바이러스의 NA 유전자에 H274Y 변이를 도입한 후, 바이러스를 마우스의 폐에서 연속 계대를 통해 마우스 적응성 H274Y (maCA04 H274Y)를 제작하여 독력과 잠재적 병원성을 평가하였다. 마우스에 적응된 H274Y(maCA04 H274Y) 변이체는 높은 뉴라미니다제 억제제 저항성을 유지하면서 in vitro 및 in vivo에서 성장률과 병원성이 증가됨을 보였다. 대부분의 maCA04 H274Y와 maCA04 바이러스는 대부분은 HA 유전자 (S183P와 D222G)와 NP (D101G)에서 공통적인 돌연변이를 일으켰지만, maCA04 H274Y바이러스가 HA유전자에서 K153E치환을 보임으로써 잠재적인 연관성이 있음을 확인하였다. H274Y 돌연변이가 감소된 NA 효소 활성을 나타낸다는 점을 감안할 때, maCA104 바이러스가 아닌 maCA04 H274Y에서 HA유전자에 동일한 K153E 변이가 생겨났으며, 이는 α-2-3 및 α-2-6-sialic acid 수용체에 친화도를 감소시켜서 HA 및 NA 활성도 사이에 균형을 회복하여 수용체 결합 특이성에 영향을 끼친다는 것에 의미가 있다. 제 3장에서는 non-adjuvant A/H1N1/2009 인플루엔자 A 백신 (GC1115)의 효능을 평가하기 위하여, 마우스 및 페렛 모델에서 GC1115의 면역원성과 방어 효능을 증명하고자 하였다. Non-adjuvant 불활화 분할 바이러스 인플루엔자 백신의 경우, 긴급한 판데믹 상황에서 새로운 adjuvant에 대한 안전성 이슈 없이 개발할 수 있는 장점을 갖는다고 볼 수 있다. GC1115의 면역원성은 마우스에서는 1.875, 3.75, 7.5 및 15ug 헤마글루티닌 항원(HA)을 투여하였고, 페렛에서는 7.5, 15 및 30ug의 HA를 각각 3주 간격을 두고 투여하여 항체가를 측정하였다. PBS를 투여한 대조군과 1.875ug HA/dose를 면역한 그룹에서는 A/California/04/09를 감염시켰을 때 13일째 사망함을 확인하였으나, 3.75ug HA/dose이상 용량의 모든 마우스에서 바이러스 공격에 대해서 100% 방어함을 확인하였다. 페렛에서는 15와 30ug HA를 면역한 군에서는 단 한번의 투여로도 검출할 만한 HI 항체가가 확인되었고, 두 번 이상 면역한 경우 80 HI unit 이상의 항체양전이 이루어졌다. A/California/04/09 바이러스 공격 시에도 GC1115를 면역한 페렛에서는 단지 짧은 기간(3-4일)에 걸쳐 약화된 임상 증상을 볼 수 있었다. 더군다나, GC1115를 면역한 페렛에서는 상부호흡기계(비강)에서 현격히 낮은 바이러스 역가를 보였다.
결론적으로, 본 연구를 통해 H274Y 변이를 갖는 약제 내성(항바이러스) A/H1N1 pdm09 변이체의 잠재적 독력을 평가하였고, 마우스 적응된 maCA04 H274Y 변이체가 maCA04 바이러스보다 더 독력이 강한 것을 확인하였다. 또한 마우스와 페렛 in vivo 모델에서 GC1115 백신 2회 투여로 용량의존적인 면역반응과 A/California/04/09 바이러스주 공격에 대하여 상부호흡기와 폐에서의 바이러스 증식이 억제됨을 확인할 수 있었다. 종합적으로 본 연구를 통하여 새로운 인플루엔자 바이러스의 도래에 대한 준비와 항바이러스제 저항성을 극복하기 위한 새로운 항바이러스제 개발의 필요성을 강조하고자 한다.
현재까지 발생한 판데믹 인플루엔자 바이러스의 특징은 novel subtype 또는 novel gene segments가 기존의 seasonal influenza strains에 도입되어서 새로운 항원성을 나타내는 바이러스로의 변이종이 나타남으로써 발생하였다. 20세기 총 3회의 판데믹이 발생했으며, 2009년의 A/H1N1은 'Swine flu'로도 알려져 있는데, 21세기 최초의 flu 판데믹이었다. 판데믹은 예측 불가능하기 때문에 광범위하고 유연한 prepandemic 대처가 필요하게 된다.
이 논문에서 저자는 뉴라미니다제 억제제에 저항성을 가지고 마우스에서 병원성이 높은 A/H1N1 2009 바이러스의 병원성에 대해서 조사하였다. 또한 A/H1N1 2009 불활화 분할 바이러스 인플루엔자 백신 (GC1115)의 면역원성과 백신의 효능을 검증하고자 하였다.
본 논문의 1장에서는 인플루엔자 바이러스의 일반적 특징에 대하여 기술하였고, 2장에서는 마우스에 적응된 A/H1N1 2009 바이러스의 독력, 잠재적 병원성 뿐 만 아니라 제작하는 과정을 언급하였다. 뉴라미니다제 억제제에 저항성을 지니는 신종인플루엔자 바이러스 제작을 위해 A/California(CA)/04/09 바이러스의 NA 유전자에 H274Y 변이를 도입한 후, 바이러스를 마우스의 폐에서 연속 계대를 통해 마우스 적응성 H274Y (maCA04 H274Y)를 제작하여 독력과 잠재적 병원성을 평가하였다. 마우스에 적응된 H274Y(maCA04 H274Y) 변이체는 높은 뉴라미니다제 억제제 저항성을 유지하면서 in vitro 및 in vivo에서 성장률과 병원성이 증가됨을 보였다. 대부분의 maCA04 H274Y와 maCA04 바이러스는 대부분은 HA 유전자 (S183P와 D222G)와 NP (D101G)에서 공통적인 돌연변이를 일으켰지만, maCA04 H274Y바이러스가 HA유전자에서 K153E치환을 보임으로써 잠재적인 연관성이 있음을 확인하였다. H274Y 돌연변이가 감소된 NA 효소 활성을 나타낸다는 점을 감안할 때, maCA104 바이러스가 아닌 maCA04 H274Y에서 HA유전자에 동일한 K153E 변이가 생겨났으며, 이는 α-2-3 및 α-2-6-sialic acid 수용체에 친화도를 감소시켜서 HA 및 NA 활성도 사이에 균형을 회복하여 수용체 결합 특이성에 영향을 끼친다는 것에 의미가 있다. 제 3장에서는 non-adjuvant A/H1N1/2009 인플루엔자 A 백신 (GC1115)의 효능을 평가하기 위하여, 마우스 및 페렛 모델에서 GC1115의 면역원성과 방어 효능을 증명하고자 하였다. Non-adjuvant 불활화 분할 바이러스 인플루엔자 백신의 경우, 긴급한 판데믹 상황에서 새로운 adjuvant에 대한 안전성 이슈 없이 개발할 수 있는 장점을 갖는다고 볼 수 있다. GC1115의 면역원성은 마우스에서는 1.875, 3.75, 7.5 및 15ug 헤마글루티닌 항원(HA)을 투여하였고, 페렛에서는 7.5, 15 및 30ug의 HA를 각각 3주 간격을 두고 투여하여 항체가를 측정하였다. PBS를 투여한 대조군과 1.875ug HA/dose를 면역한 그룹에서는 A/California/04/09를 감염시켰을 때 13일째 사망함을 확인하였으나, 3.75ug HA/dose이상 용량의 모든 마우스에서 바이러스 공격에 대해서 100% 방어함을 확인하였다. 페렛에서는 15와 30ug HA를 면역한 군에서는 단 한번의 투여로도 검출할 만한 HI 항체가가 확인되었고, 두 번 이상 면역한 경우 80 HI unit 이상의 항체양전이 이루어졌다. A/California/04/09 바이러스 공격 시에도 GC1115를 면역한 페렛에서는 단지 짧은 기간(3-4일)에 걸쳐 약화된 임상 증상을 볼 수 있었다. 더군다나, GC1115를 면역한 페렛에서는 상부호흡기계(비강)에서 현격히 낮은 바이러스 역가를 보였다.
결론적으로, 본 연구를 통해 H274Y 변이를 갖는 약제 내성(항바이러스) A/H1N1 pdm09 변이체의 잠재적 독력을 평가하였고, 마우스 적응된 maCA04 H274Y 변이체가 maCA04 바이러스보다 더 독력이 강한 것을 확인하였다. 또한 마우스와 페렛 in vivo 모델에서 GC1115 백신 2회 투여로 용량의존적인 면역반응과 A/California/04/09 바이러스주 공격에 대하여 상부호흡기와 폐에서의 바이러스 증식이 억제됨을 확인할 수 있었다. 종합적으로 본 연구를 통하여 새로운 인플루엔자 바이러스의 도래에 대한 준비와 항바이러스제 저항성을 극복하기 위한 새로운 항바이러스제 개발의 필요성을 강조하고자 한다.
Pandemic influenza viruses arise through the generation of novel subtypes or the introduction of unique gene segments into seasonal influenza strains that cause significant variations in antigenicity. Three influenza pandemics occurred in the 20th century, and the 2009 A/H1N1, known as Swineflu, was...
Pandemic influenza viruses arise through the generation of novel subtypes or the introduction of unique gene segments into seasonal influenza strains that cause significant variations in antigenicity. Three influenza pandemics occurred in the 20th century, and the 2009 A/H1N1, known as Swineflu, was the first flu pandemic of the 21 st century. Because of this unpredictability, broad and flexible prepandemic planning is required.
In this thesis, I investigated the pathogenesis of the A/H1N1 2009 virus which contains the inhibitor resistant neuraminidase and is highly pathogenic in mice. I examined the immunogenicity and vaccine efficacy of A/H1N1 2009 split inactivated influenza A vaccine (GC1115) in mice and ferrets.
Following a brief description of the general influenza viruses in Chapter 1, in Chapter 2 covers the procedure to generate the mouse-adapted A/H1N1 virus as well as its virulence and pathogenic potential. The resulting A/California (CA)/04/09 virus harbors the H274Y mutation in the NA gene and the was adapted through continuous lung to lung passage in mice and its virulence and pathogenic potentials were evaluated. The mouse adapted H274Y (maCA04 H274Y) variants showed increased growth rate and virulence in vitro and in vivo while it maintained high neuraminidase inhibitor resistance. Although most of the maCA04 H274Y and maCA04 viruses contained mutations within HA (S183P and D222G) and NP (D101G), only the maCA04 H274Y virus showed a potential association with the K153E substitution in the HA gene. Given that the H274Y mutation confers decreased NA enzyme activity, it is meaningful that maCA04 H274Y viruses, but not maCA04 viruses, acquired a same K153E mutation in the HA gene and the K153E mutation affects receptor binding specificity by decreasing affinity for both α-2-3 and α-2-6-sialic receptors which make to restore the balance between HA and NA activities. In Chapter 3, To evaluate the vaccine efficacy of A/H1N1 2009 split inactivated influenza A vaccine (GC1115), we demonstrated the immunogenicity and protective efficacy of GC1115 in mice and ferret models. Therefore non-adjuvanted inactivated split virus influenza vaccine has the merit of developing without safety issues of new adjuvant on urgent pandemic situation. The immunogenicity of GC1115 was confirmed after intramuscular administration of 1.875, 3.75, 7.5, and 15 µg hemagglutinin antigen (HA) in mice and 7.5, 15, and 30 µg HA in ferrets with 3-week intervals. The mice of mock (PBS) and 1.875 ug HA/dose immunizing groups were succumbed to data in 13 days by following the A/California/04/09 infections, but all mice from more than 3.75 ug HA/dose groups were 100% protected from lethal challenge of the virus. In ferrets, although 15 and 30 µg HA immunizing groups induced the detectable HI antibodies even in a single dose, all double immunization groups were seroconverted with more than 80 HI unites. Following the A/California/04/09 challenges, GC1115 immunized ferrets showed attenuated clinical symptoms only in short period (3-4 days). Further, the GC1115 immunized ferrets displayed significantly lower viral titers in the upper respiratory tract (nasal cavity).
In conclusion, I evaluated the potential virulence of drug-resistant (antiviral) A/H1N1 pdm09 variants containing the H274Y mutations and found that mouse-adapted maCA04 H274Y mutants are more virulent than maCA04 viruses. Furthermore, we evaluate the efficacy of the GC1115 vaccine against the A/California/04/09 in the in vivo mouse and ferret model and found that immunization with more than two doses resulted in a dose-dependent immune response and suppression of virus shedding in the upper respiratory tract and lungs. Collectively, this study emphasizes the necessity of studies to evaluate the preparedness of upcoming the new influenza virus and developing new antiviral agents to overcome the resistant of antiviral agents.
Pandemic influenza viruses arise through the generation of novel subtypes or the introduction of unique gene segments into seasonal influenza strains that cause significant variations in antigenicity. Three influenza pandemics occurred in the 20th century, and the 2009 A/H1N1, known as Swineflu, was the first flu pandemic of the 21 st century. Because of this unpredictability, broad and flexible prepandemic planning is required.
In this thesis, I investigated the pathogenesis of the A/H1N1 2009 virus which contains the inhibitor resistant neuraminidase and is highly pathogenic in mice. I examined the immunogenicity and vaccine efficacy of A/H1N1 2009 split inactivated influenza A vaccine (GC1115) in mice and ferrets.
Following a brief description of the general influenza viruses in Chapter 1, in Chapter 2 covers the procedure to generate the mouse-adapted A/H1N1 virus as well as its virulence and pathogenic potential. The resulting A/California (CA)/04/09 virus harbors the H274Y mutation in the NA gene and the was adapted through continuous lung to lung passage in mice and its virulence and pathogenic potentials were evaluated. The mouse adapted H274Y (maCA04 H274Y) variants showed increased growth rate and virulence in vitro and in vivo while it maintained high neuraminidase inhibitor resistance. Although most of the maCA04 H274Y and maCA04 viruses contained mutations within HA (S183P and D222G) and NP (D101G), only the maCA04 H274Y virus showed a potential association with the K153E substitution in the HA gene. Given that the H274Y mutation confers decreased NA enzyme activity, it is meaningful that maCA04 H274Y viruses, but not maCA04 viruses, acquired a same K153E mutation in the HA gene and the K153E mutation affects receptor binding specificity by decreasing affinity for both α-2-3 and α-2-6-sialic receptors which make to restore the balance between HA and NA activities. In Chapter 3, To evaluate the vaccine efficacy of A/H1N1 2009 split inactivated influenza A vaccine (GC1115), we demonstrated the immunogenicity and protective efficacy of GC1115 in mice and ferret models. Therefore non-adjuvanted inactivated split virus influenza vaccine has the merit of developing without safety issues of new adjuvant on urgent pandemic situation. The immunogenicity of GC1115 was confirmed after intramuscular administration of 1.875, 3.75, 7.5, and 15 µg hemagglutinin antigen (HA) in mice and 7.5, 15, and 30 µg HA in ferrets with 3-week intervals. The mice of mock (PBS) and 1.875 ug HA/dose immunizing groups were succumbed to data in 13 days by following the A/California/04/09 infections, but all mice from more than 3.75 ug HA/dose groups were 100% protected from lethal challenge of the virus. In ferrets, although 15 and 30 µg HA immunizing groups induced the detectable HI antibodies even in a single dose, all double immunization groups were seroconverted with more than 80 HI unites. Following the A/California/04/09 challenges, GC1115 immunized ferrets showed attenuated clinical symptoms only in short period (3-4 days). Further, the GC1115 immunized ferrets displayed significantly lower viral titers in the upper respiratory tract (nasal cavity).
In conclusion, I evaluated the potential virulence of drug-resistant (antiviral) A/H1N1 pdm09 variants containing the H274Y mutations and found that mouse-adapted maCA04 H274Y mutants are more virulent than maCA04 viruses. Furthermore, we evaluate the efficacy of the GC1115 vaccine against the A/California/04/09 in the in vivo mouse and ferret model and found that immunization with more than two doses resulted in a dose-dependent immune response and suppression of virus shedding in the upper respiratory tract and lungs. Collectively, this study emphasizes the necessity of studies to evaluate the preparedness of upcoming the new influenza virus and developing new antiviral agents to overcome the resistant of antiviral agents.
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