현재 계절 인플루엔자 백신은 바이러스 항원의 끊임없는 변화에 따라 매년 새롭게 제작되어야 하며 유행되고 있는 바이러스에 대해서만 효능을 나타낸다. 이는, 인플루엔자바이러스의 주요 표면 항원인 헤마글루티닌(HA)의 가장 가변적인 부위인 head domain에 대해서만 특이적인 면역 및 방어효과를 보이기 때문이다. 따라서, 인플루엔자바이러스에 대한 광범위하고 지속적인 면역을 유발하는 백신을 개발하는 것이 공중보건학적으로 매우 중요하다. 최근 연구에서는 동일한 ...
현재 계절 인플루엔자 백신은 바이러스 항원의 끊임없는 변화에 따라 매년 새롭게 제작되어야 하며 유행되고 있는 바이러스에 대해서만 효능을 나타낸다. 이는, 인플루엔자바이러스의 주요 표면 항원인 헤마글루티닌(HA)의 가장 가변적인 부위인 head domain에 대해서만 특이적인 면역 및 방어효과를 보이기 때문이다. 따라서, 인플루엔자바이러스에 대한 광범위하고 지속적인 면역을 유발하는 백신을 개발하는 것이 공중보건학적으로 매우 중요하다. 최근 연구에서는 동일한 아형의 인플루엔자바이러스를 중화하는데 있어, HA stalk 부위에 특이적인 항체가 중요하다고 강조하고 있다. 따라서, 인플루엔자바이러스에 대한 중화와 비중화항체를 유도하기 위해 HA stalk 도메인의 면역 반응을 증가시키기 위한 면역항원을 확보하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 인플루엔자바이러스 국내분리주인 H1N1pdm09(A/Korea/01/2009)의 HA 유전자를 면역원으로 사용하기 위하여, H1N1pdm09 바이러스의 HA 유전자를 pCAGEN 벡터에 클로닝 한 후, DNA 백신 후보(HA-Full 및 HA-Stalk DNA)를 제작하고 HEK 293T 세포에서 단백질 발현을 확인하였다. Balb/c 마우스의 근육 접종을 통해 인산 알루미늄(A.P)을 포함하거나 포함하지 않은 HA full DNA(30㎍)를 투여한 결과, H1N1pdm09 바이러스뿐만 아니라, H5N1, H7N9 및 H1N1pdm09 HA stalk항원과도 HA와 반응하는 높은 HA 특이적 항체(IgG)가 유도되는 결과를 확인하였다. 반면, HA stalk DNA 면역 결과, HA full DNA에 의한 면역보다 약하지만, 동종 및 이종 바이러스에 대한 stalk 특이적 항체가가 증가됨을 확인할 수 있었다. 또한, 동형 및 이종 바이러스에 대한 기능적 항체 반응은 적혈구 응집억제 분석, 미세중화 분석 및 슈도바이러스 기반 중화 분석에 의해 확인하였다. 마우스의 최종 백신 접종 3 주 후, 치사량의 동종의 [A/Korea/01/2009(H1N1)] 바이러스 및 다른 이형의 [A/Switzerland/ 9715293/2013(H3N2), A/Viet Nam/1194/2004(H5N1) 및 A/Anhui/1/2013(H7N9)] 바이러스로 공격 접종한 결과, 다른 이형 바이러스에 대한 중화 항체가나 혈구 응집역가는 나타나지 않았으나, H1 HA full DNA와 면역보조제를 함께 면역한 그룹에서는 치사량의 H1N1pdm09 (100%), H5N1 (100%), H3N2 (60%), H7N9 (100%) 인플루엔자바이러스로 감염하였을 때, 마우스를 효과적으로 보호하였다. 또한, 세포매개 면역반응 분석 결과, H1 HA full DNA의 면역으로 인해 마우스 비장 세포 및 폐 조직에서 강력한 IFN-γ가 유도되고 ADCC 활성 및 IgG2a 항체가 발현됨을 확인하였다. 이를 통해 H1 HA full DNA 백신 후보물질의 면역으로 인해, HA 특이적인 ADCC 매개 항체뿐 아니라, 바이러스를 제거하고 치명적인 인플루엔자바이러스 감염에 대한 보호능이 있는 IgG2a 항체의 발현이 유도됨을 알 수 있었다. 종합적으로, H1 HA DNA 백신 후보물질은 중화항체와는 무관하게, 강력한 T 세포 면역반응을 유도하여 교차 방어능을 나타내었으며, 이를 통해 계절 및 신종 인플루엔자바이러스에 대한 광범위한 방어능을 유도하는 효과적인 백신 개발에 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
현재 계절 인플루엔자 백신은 바이러스 항원의 끊임없는 변화에 따라 매년 새롭게 제작되어야 하며 유행되고 있는 바이러스에 대해서만 효능을 나타낸다. 이는, 인플루엔자바이러스의 주요 표면 항원인 헤마글루티닌(HA)의 가장 가변적인 부위인 head domain에 대해서만 특이적인 면역 및 방어효과를 보이기 때문이다. 따라서, 인플루엔자바이러스에 대한 광범위하고 지속적인 면역을 유발하는 백신을 개발하는 것이 공중보건학적으로 매우 중요하다. 최근 연구에서는 동일한 아형의 인플루엔자바이러스를 중화하는데 있어, HA stalk 부위에 특이적인 항체가 중요하다고 강조하고 있다. 따라서, 인플루엔자바이러스에 대한 중화와 비중화항체를 유도하기 위해 HA stalk 도메인의 면역 반응을 증가시키기 위한 면역항원을 확보하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 인플루엔자바이러스 국내분리주인 H1N1pdm09(A/Korea/01/2009)의 HA 유전자를 면역원으로 사용하기 위하여, H1N1pdm09 바이러스의 HA 유전자를 pCAGEN 벡터에 클로닝 한 후, DNA 백신 후보(HA-Full 및 HA-Stalk DNA)를 제작하고 HEK 293T 세포에서 단백질 발현을 확인하였다. Balb/c 마우스의 근육 접종을 통해 인산 알루미늄(A.P)을 포함하거나 포함하지 않은 HA full DNA(30㎍)를 투여한 결과, H1N1pdm09 바이러스뿐만 아니라, H5N1, H7N9 및 H1N1pdm09 HA stalk항원과도 HA와 반응하는 높은 HA 특이적 항체(IgG)가 유도되는 결과를 확인하였다. 반면, HA stalk DNA 면역 결과, HA full DNA에 의한 면역보다 약하지만, 동종 및 이종 바이러스에 대한 stalk 특이적 항체가가 증가됨을 확인할 수 있었다. 또한, 동형 및 이종 바이러스에 대한 기능적 항체 반응은 적혈구 응집억제 분석, 미세중화 분석 및 슈도바이러스 기반 중화 분석에 의해 확인하였다. 마우스의 최종 백신 접종 3 주 후, 치사량의 동종의 [A/Korea/01/2009(H1N1)] 바이러스 및 다른 이형의 [A/Switzerland/ 9715293/2013(H3N2), A/Viet Nam/1194/2004(H5N1) 및 A/Anhui/1/2013(H7N9)] 바이러스로 공격 접종한 결과, 다른 이형 바이러스에 대한 중화 항체가나 혈구 응집역가는 나타나지 않았으나, H1 HA full DNA와 면역보조제를 함께 면역한 그룹에서는 치사량의 H1N1pdm09 (100%), H5N1 (100%), H3N2 (60%), H7N9 (100%) 인플루엔자바이러스로 감염하였을 때, 마우스를 효과적으로 보호하였다. 또한, 세포매개 면역반응 분석 결과, H1 HA full DNA의 면역으로 인해 마우스 비장 세포 및 폐 조직에서 강력한 IFN-γ가 유도되고 ADCC 활성 및 IgG2a 항체가 발현됨을 확인하였다. 이를 통해 H1 HA full DNA 백신 후보물질의 면역으로 인해, HA 특이적인 ADCC 매개 항체뿐 아니라, 바이러스를 제거하고 치명적인 인플루엔자바이러스 감염에 대한 보호능이 있는 IgG2a 항체의 발현이 유도됨을 알 수 있었다. 종합적으로, H1 HA DNA 백신 후보물질은 중화항체와는 무관하게, 강력한 T 세포 면역반응을 유도하여 교차 방어능을 나타내었으며, 이를 통해 계절 및 신종 인플루엔자바이러스에 대한 광범위한 방어능을 유도하는 효과적인 백신 개발에 활용될 수 있는 가능성을 확인하였다.
Current influenza vaccines have effectiveness with narrow range since the neutralizing antibodies generated mostly strain specific region, which is the most variable globular head domain (HA1) of influenza virus hemagglutinin (HA). Thus, it is essential to develop vaccines that would induce broad an...
Current influenza vaccines have effectiveness with narrow range since the neutralizing antibodies generated mostly strain specific region, which is the most variable globular head domain (HA1) of influenza virus hemagglutinin (HA). Thus, it is essential to develop vaccines that would induce broad and persistent immunity to influenza virus. Hemagglutinin is the major surface antigen of the influenza virus. Recent studies revealed the importance of HA stalk-specific antibodies in neutralization of heterosubtypic influenza virus strains. Therefore, it is important to design an immunogen that would focus the immune response on the HA stalk domain in order to elicit neutralizing and non-neutralizing antibodies. In this study, we designed H1 HA DNA immunogen derived HA gene from H1N1pdm09(A/Korea/01/2009) virus. The HA domain of H1N1pdm09 virus was cloned into pCAGEN vector to generate DNA vaccine candidates (HA-Full and HA-Stalk DNAs) and expressed in mammalian HEK 293T cells. Administration of full HA-DNA(30㎍) with or without alum phosphate (A.P) to balb/c mice through intramuscular route induced higher HA specific antibodies (IgG) which reacted with HA from H1N1pdm09, H5N1 and H7N9 as well as H1N1pdm09 HA stalk domain. While immunization of HA stalk domain DNA marginally induced stalk specific antibodies against both homo-and heterosubtypic viruses but to a lesser extent than full-length HA-DNA immunogen. And, functional antibodies were confirmed by hemagglutination inhibition assay, microneutralization assay and pseudo-typed virus-based neutralization assay against homo-and heterologous viruses. Three weeks after the final vaccination, the mice were challenged with lethal doses of homologous [A/Korea/01/2009(H1N1)] and heterologous [A/Switzerland/9715293/2013(H3N2), A/Viet Nam/1194 /2004(H5N1) and A/Anhui/1/2013(H7N9)] viruses. Although absence of microneutralization (MN) and hemagglutination inhibition (HAI) titer against heterosubtypic viruses, H1 HA full DNA effectively protected mice from lethal challenge with H1N1pdm09 (100%), H5N1 (100%), H3N2 (60%), H7N9 (100%) viruses respectively. Immunization with H1 HA full DNA induced potent IFN-γ in mouse splenocyte and lung tissue and stimulated either ADCC activity and IgG2a antibody expression. These results showed that HA-specific ADCC mediating antibodies are induced by immunization with H1 HA full DNA vaccines and expression of IgG2a antibodies correlated with clearance of virus and increased protection against lethal influenza challenge. Collectly, These results demonstrate that a H1 HA DNA vaccine that induces strong cross-reactive T cell responses can, independent of neutralizing antibody, mediate significant cross-protection and further supports development as an effective approach to induce broad protection against circulating and emerging influenza strains.
Current influenza vaccines have effectiveness with narrow range since the neutralizing antibodies generated mostly strain specific region, which is the most variable globular head domain (HA1) of influenza virus hemagglutinin (HA). Thus, it is essential to develop vaccines that would induce broad and persistent immunity to influenza virus. Hemagglutinin is the major surface antigen of the influenza virus. Recent studies revealed the importance of HA stalk-specific antibodies in neutralization of heterosubtypic influenza virus strains. Therefore, it is important to design an immunogen that would focus the immune response on the HA stalk domain in order to elicit neutralizing and non-neutralizing antibodies. In this study, we designed H1 HA DNA immunogen derived HA gene from H1N1pdm09(A/Korea/01/2009) virus. The HA domain of H1N1pdm09 virus was cloned into pCAGEN vector to generate DNA vaccine candidates (HA-Full and HA-Stalk DNAs) and expressed in mammalian HEK 293T cells. Administration of full HA-DNA(30㎍) with or without alum phosphate (A.P) to balb/c mice through intramuscular route induced higher HA specific antibodies (IgG) which reacted with HA from H1N1pdm09, H5N1 and H7N9 as well as H1N1pdm09 HA stalk domain. While immunization of HA stalk domain DNA marginally induced stalk specific antibodies against both homo-and heterosubtypic viruses but to a lesser extent than full-length HA-DNA immunogen. And, functional antibodies were confirmed by hemagglutination inhibition assay, microneutralization assay and pseudo-typed virus-based neutralization assay against homo-and heterologous viruses. Three weeks after the final vaccination, the mice were challenged with lethal doses of homologous [A/Korea/01/2009(H1N1)] and heterologous [A/Switzerland/9715293/2013(H3N2), A/Viet Nam/1194 /2004(H5N1) and A/Anhui/1/2013(H7N9)] viruses. Although absence of microneutralization (MN) and hemagglutination inhibition (HAI) titer against heterosubtypic viruses, H1 HA full DNA effectively protected mice from lethal challenge with H1N1pdm09 (100%), H5N1 (100%), H3N2 (60%), H7N9 (100%) viruses respectively. Immunization with H1 HA full DNA induced potent IFN-γ in mouse splenocyte and lung tissue and stimulated either ADCC activity and IgG2a antibody expression. These results showed that HA-specific ADCC mediating antibodies are induced by immunization with H1 HA full DNA vaccines and expression of IgG2a antibodies correlated with clearance of virus and increased protection against lethal influenza challenge. Collectly, These results demonstrate that a H1 HA DNA vaccine that induces strong cross-reactive T cell responses can, independent of neutralizing antibody, mediate significant cross-protection and further supports development as an effective approach to induce broad protection against circulating and emerging influenza strains.
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