探索流感基因改进疫苗的准确性

流感病毒,导致流感,是一个重大的公共卫生问题,数以百万计的人感染和估计成本100亿美元的直接医疗费用每年在美国。像大多数病毒、流感病毒变异迅速,很难对每一个可能的应变接种疫苗。每年都有一个巨大的努力,以确定哪些菌株可能最普遍,为了使疫苗提供最好的保护。

“这是一个超级高风险的猜谜游戏。我们基本上是坐在这里想猜接下来变异可能会弹出。我想强调是多么关键更好地理解控制病毒的进化的基本规则以及它们如何逃避我们的免疫系统,”克里斯·布鲁克(IGOH)说,微生物学的副教授伊利诺伊大学香槟分校。

布鲁克解释说,大多数流感疫苗的研究成果集中在进化潜力的表面蛋白血凝素,因为这是我们的免疫系统蛋白质的主要目标。HA与细胞表面的受体结合,使流感病毒进入并开始复制。然而,另一个名为神经氨酸酶的表面蛋白被人们忽视了。NA在病毒生命周期很重要,当它破坏了受体最初用于条目,裂开细胞并释放里面的病毒粒子。血凝素和神经氨酸酶是高度功能涉及到对方,尽管他们反对行动,因为他们都是病毒感染细胞和传播的必要条件。

在最新发表的一篇论文细胞宿主和微生物,布鲁克的团队探索NA活动的变化如何影响HA的进化潜力。要做到这一点,他们用野生型流感毒株,连同两个菌株与野生型相同除了突变,减少钠的活动。接下来,与尼古拉斯·吴(IGOH / MMG)生物化学助理教授在伊利诺斯州,该团队使用这一过程被称为深度突变扫描本质上创建一个图书馆的三种流感毒株HA突变版本。研究人员可以衡量HA活动和健身在变异的病毒株。

“这是一种高通量的方法将所有可能的氨基酸替换引入一个给定地区的利益,然后测量这些替换相对健康的影响,”布鲁克说。“我们可以量化的健身效果取决于特定的替换NA基因搭配。”

通过这个过程,布鲁克的团队确定病毒株高突变以减少NA活动公差在HA的变化。换句话说,当较低的流感毒株NA受体结合搭配突变,也减少了哈受体结合,他们基本上没有减少健身,与野生型菌株相比,通常有减少健康。布鲁克解释说,这可能是由于血凝素和神经氨酸酶的反对功能,前者作品进入细胞,而后者是为了逃避细胞。

“如果NA替换,减少活动,我们看到补充替换公顷,降低相对活动,让他们重回平衡。如果只有其中一个上升或下降,细胞变得失去平衡,这降低了整体健康。所以,你会看到一个补偿替代把它回最佳射程。”

“我认为我们都惊奇地看到,“通榆Liu表示,研究生在布鲁克的实验室和该论文的第一作者。“突变的教科书观点是,他们大多是有害的。但是在我们的实验中,我们证明了血凝素和神经氨酸酶之间的相互作用可以重塑突变的健身效果,从主要有害主要中性。”

研究者还增长相同的菌株降低NA活动中和抗体的存在目标哈看看突变会产生什么。实验本质上模仿体内会发生什么,当免疫细胞攻击目标和流感的HA蛋白细胞清除感染。通过观察HA变体所选择的进化在这个环境中,研究人员发现更多的证据表明,HA进化的路径需要逃避免疫压力高度取决于NA函数。

HA的演变主要是独立于其他基因研究在流感疫苗的研究中,但是布鲁克说,这些数据表明需要看哈之间的交互和其他蛋白质的基因,NA,更好地预测HA将如何演变取决于在这些其他基因突变菌株。希望这项研究将用于改善精度预测未来主要基因型并创建这些疫苗株。

“每年我们试着选择的许多不同co-circulating流感疫苗与明年的目标,如果我们不正确地选择,导致更严重的感染和死亡,”布鲁克说。“这样真的很重要理解规则控制病毒的进化,这样我们才能更好地预测具体途径需要。”

参考:刘T,王Y,谭TJC,吴数控,布鲁克CB。甲型流感病毒血凝素是高度的进化潜力受制于上位与神经氨酸酶的交互。细胞宿主细菌。2022;30 (10):1363 - 1369. - e4。doi:10.1016 / j.chom.2022.09.003

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