工程B细胞表达pathogen-specific抗体预防感染

抗体是目前用来治疗疾病,从癌症到自身免疫通常被用来在多个剂量的病人,就像医学药物。然而,的生产和存储抗体比较贵,相当大的兴趣在寻找替代策略。

在最近的一项研究中,豪厄尔·莫菲特和跨学科研究团队在全球卫生部门、免疫学、疫苗和传染性疾病在美国工程对人类和小鼠(鼠标)B细胞在实验室里,他们改造细胞表达抗体靶向病毒包括呼吸道合胞体病毒(RSV)。科学家们表明,单一的B细胞表达RSV-specific抗体注射到小鼠T细胞和B细胞缺乏保护。这种新技术,现在发表在科学免疫学,将打开的可能性使用工程B细胞在医疗保健疗法。

有效的疫苗目前不提供终身保护等许多常见感染RSV,艾滋病毒,流感病毒与eb病毒(EBV),尽管数十年的研究。在目前的工作,莫菲特等人介绍了另一种保护疫苗通过开发一个遗传策略使用CRISPR-Cas9定期(集群空间短回文重复和Cas9蛋白质),使用这种技术来取代开编码原代人B细胞的抗体与抗体目标RSV,艾滋病毒、流感或EBV代替。

他们观察到高效表达的基因工程抗体在初级B细胞内源性的控制下监管元素表明细胞内的兼容性。也维持正常细胞抗体表达和分泌。使用转基因小鼠B细胞,他们展示了一个B细胞转移工程表达抗体对呼吸道疾病RSV导致强有力的和持久的保护RAG1有缺陷的老鼠。目前的方法提供了实现的机会消毒免疫对病原体的传统疫苗迄今为止未能诱导或维持保护性抗体反应。

保护性疫苗减少了人类的死亡率从几个传染病通过激活体液免疫反应为后续生产的高亲和性、pathogen-specific抗体产生的B细胞。然而,研究仍在努力提供抵御病原体导致各种各样的常见疾病,包括RSV,常见的病原体上、下呼吸道感染。病毒对婴儿有危及生命的影响,老人,心肺疾病和那些接受造血干细胞移植。

虽然一些变体RSV疫苗开发的候选人1966年和2016年,他们没有能够引起长期的保护性反应。目前科学家也开发单克隆抗体同样防止艾滋病毒、流感病毒、巴尔病毒(HBV),人类metapneumovirus病毒(HMPV),登革热、Zika病毒,埃博拉病毒和其他高风险的病原体。保护性疫苗通常引起长寿的B细胞和antibody-secreting浆细胞,在记忆B细胞表达一种膜结合的抗体。这些细胞可以快速响应和分化成其他antibody-secreting细胞在感染。

莫菲特等人开发了一种模仿基因工程策略有效的B细胞反应,使得对RSV保护性抗体的表达,艾滋病毒、流感或EBV在鼠标或人类B细胞内生监管存在的元素。全功能的B细胞通常需要可变剪接聚腺苷酸化生产膜结合和分泌抗体;一个具有挑战性的过程来概括在一个病毒转基因。增加一层的复杂性,通常与两个基因产生抗体;的重链基因(本;Immunoglobin重链轨迹)和卡帕(Igk)或λ轻链基因(Igλ)。针对本轨迹是一个复杂的任务由于其庞大的规模和极端抗体表达B细胞内遗传异质性。

本轨迹包括段V(变量)、D(多样性),J(加入)和C(常数)进行复合事件的每一个细胞的DNA在B细胞的发展。取代了之前的研究尝试沉重的地区或光区域本位点的基因工程师B细胞。在目前的工作,莫菲特等人结合前两个技术通过开发一个单切插入基因构建的方法intronic地区(非编码RNA转录区)本轨迹。使用这种方法,他们有效地改造小鼠和人类细胞。

为了实现昙花一现的插入,科学家设计了一个工程单克隆抗体(emAb)磁带包含本启动子。在以下步骤中,莫菲特等人转基因表达的结构允许emAbs包围的区域内,内生监管元素的控制下。

测试的插入和表达emAb(工程单克隆抗体)磁带,科学家们在调查伯基特淋巴瘤派生的B细胞线本身表达的膜结合抗体。他们分析了基因组使用CrispRGold算法确定几个潜在的RNA Cas9指南结合位点来实现目的基因工程。科学家们首先electroporated细胞系precomplexed Cas9蛋白质来实现高效的DNA切割。然后他们孵化腺相关病毒(AAV)的细胞,它编码一个工程RSV-emAb盒式来自Palivizumab(呼吸道合胞体病毒单克隆抗体工程)。

科学家们设计了实验只允许细胞结合呼吸道合胞体病毒(RSV)抗原,如果RSV-emAb盒可成功插入到本轨迹。使用流式细胞术在细胞表面,然后评估RSV-emAb表达式,结果表明,emAb工程重新编程的B细胞功能性单克隆抗体。

在下一步中,莫菲特等人设计人类初级B细胞与细胞扩张和分化,在电穿孔gRNA / Cas9。测试的性能emAb骨干跨多个,独立推导出抗体,科学家们设计了三个额外的emAb磁带编码上市抗体,与模拟工程控制B细胞。

1. hiv - 1广泛中和抗体VRC01
2. 流感广泛中和抗体MEDI8852,
3. EBV的中和抗体AMM01

科学家们显示的灵活特性emAb平台工程师B细胞产生和分泌单克隆抗体保护。其次是实验装置优化通过基因工程表达两本位点。

在完成实验工程师主要的B细胞在体外,科学家下测试其防护能力体内感染的小鼠模型。莫菲特等人能够维持血清抗体水平为40天,之后将基因工程emAb B细胞免疫功能低下的RAG1^{- / -}突变小鼠模型缺乏内生T细胞和B细胞。基因工程细胞保护老鼠82天的持久性emAb细胞。然而,感染细胞没有回应,科学家认为没有T细胞的破布^{- / -}突变的老鼠。

自从B细胞被设计和培养的实验室,他们可能没有获得记忆B细胞形成的财产独立反应的T细胞和防止感染的动物模型。在未来,因此,莫菲特等人打算事先选定B细胞子集和减少依赖感染T细胞,提高细胞反应。

免疫缺陷动物模型的转化实验代表观察到的疾病机制和免疫功能不全的造血干细胞,移植后易受到感染。莫菲特等人想象工程emAb细胞注入目标RSV, EBV,HMPV(人类Metapneumovirus)和巨细胞病毒(巨细胞病毒)和缓解疾病/规避机制。同时,科学家们也正在努力绕过患者体外细胞制备提供过继细胞疗法使用普遍的供体细胞生产和nanocarrier驱动运输的主要细胞体内,以便有效的抗体交付。

这样,莫菲特等人显示具体和有效的初级老鼠和人类B细胞产生多个工程,强有力的抗病毒的身体。在这些工程B细胞保留修改本位点进行交替剪接和生成细胞表面B细胞受体和分泌抗体在动物模型的转移后防护水平。这项技术将提供工程师体液免疫的可能性在未来生产消毒免疫疾病的长期治疗或治疗尚不存在。

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