ボツリヌス神経毒血清型Aの機能ドメイン抗原の免疫学的特徴と免疫保護効果

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Vaccine.2020 Mar;38(14):2978-2983. S0264-410X(20)30283-8. doi: 10.1016/j.vaccine.2020.02.060.Epub 2020-02-26.

ボツリヌス神経毒血清型Aの機能ドメイン抗原の免疫学的特徴と免疫保護効果

Immunological characterisation and immunoprotective efficacy of functional domain antigens of botulinum neurotoxin serotype A.

Fu-Jia Liu
Dan-Yang Shi
Yun-Yun Mao
Xiang-Hua Xiong
Jian-Sheng Lu
Xiao-Bin Pang
Xiao-Jie Dong
Zhi-Xin Yang
Yun-Zhou Yu

PMID: 32113807 DOI: 10.1016/j.vaccine.2020.02.060.

抄録

ボツリヌス神経毒（BoNT）は、神経細胞の受容体に結合することでその作用を媒介し、治療用抗体の中和能力を阻害する毒性の強いタンパク質です。現在、ボツリヌス症を予防するためにはワクチン接種が最も効果的な戦略である。本研究では、BoNT/Aの一連の組換え機能ドメイン抗原を調製・同定し、それらの免疫保護効果を検討・比較した。その結果、すべての抗原が強い体液性免疫応答を示したが、毒素に対する防御効果には違いがあった。Hc抗原とHN-L抗原のみが強い防御効果を示し、完全な免疫保護効果を示した。さらに、抗原を組み合わせたワクチン群では、抗原を組み合わせた後の免疫応答に相乗効果は見られなかった。さらに、用量依存的な免疫保護効果を調べたところ、Hcドメイン抗原はHN-L抗原よりも効果的な保護力を示し、完全長毒素（Hc+HN-L併用群）の免疫効果と同等の効果が得られることが確認された。以上の結果から、Hcドメインは強力な防御免疫反応を誘発し、HcをベースとしたBoNT/Aサブユニットワクチンの開発に向けた基礎データと理論的裏付けとなることが明らかになった。したがって、受容体結合ドメインHcは、トキソイドワクチンの代替として、BoNT/A組換えサブユニットワクチンの有望な標的抗原となることが示唆された。

Botulinum neurotoxins (BoNTs) are highly toxic proteins that mediate their effects by binding to neuronal receptors and block the neutralizing ability of therapeutic antibodies. Vaccination is currently the most effective strategy to prevent botulism. In this study, a series of recombinant functional domain antigens of BoNT/A were prepared and identified, and their immunoprotective efficacies were explored and compared. Our results showed that all antigens produced strong humoral immune responses, although their protective effects against the toxin were different. Only the Hc and HN-L antigens produced strong protective effects and afforded complete immunoprotection. In addition, the combined vaccine groups showed that there was no synergistic effect on immune responses after antigen combination, suggesting that the integrity of the toxin antigen or domain is crucial to the immune effects. Studies of the dose-dependent immunoprotective effects further confirmed that the Hc domain antigen afforded more effective protective potency than the HN-L antigen, equivalent to the immune effect of the full-length toxin (Hc + HN-L combination group). Overall, our results demonstrated that the Hc domain elicited a strong protective immune response and also provided basic data and theoretical support for the development of Hc-based BoNT/A subunit vaccine. Therefore, the receptor binding domain Hc is implicated as a promising target antigen of the BoNT/A recombinant subunit vaccine as an alternative to the toxoid vaccine.