緑膿菌を標的とした工学的低分子ピリンの免疫増強：免疫情報学的調査と積極的な免疫化の組み合わせ

Immunopotentiation of the engineered low-molecular-weight pilin targeting Pseudomonas aeruginosa: A combination of immunoinformatics investigation and active immunization.

• Yasaman Ahmadbeigi
• Alireza Salimi Chirani
• Neda Soleimani
• Mehdi Mahdavi
• Mehdi Goudarzi

抄録

緑膿菌株に対する免疫化のために、いくつかのワクチン候補が紹介されている。ここ数十年の広範な努力にもかかわらず、この病原体に対する正確な免疫原性の候補はまだ市場に存在していない。いくつかの薬剤耐性株の急速な増加により、緑膿菌は世界的に様々な健康問題を引き起こしている。P. aeruginosaは、多くの特異的な病原性の特徴をコードしており、適切なワクチン候補として使用することができる。P. aeruginosaの病原性の第一段階は、主要なコロニー化因子として作用するIV型ピリ（T4P）のような多くの動的接着分子の発現である。P. aeruginosaでは、IVa型（T4aP）、IVb型（T4bP）、タイトアドヒアランス（Tad）piliを含む3つの異なるサブタイプのT4Pが発現していることが確認されている。IVa fimbriae型は、効果的なpiliベースの免疫療法法を設計するための課題のほぼ主な原因である。それにもかかわらず、不均一性、変動性、T4aPの隠れた保存結合部位の観点から、この姿勢は論争の的となっており、市販されているIVaピリンをベースにしたヒト試験は許可されていません。人工合成ペプチドをベースにしたワクチンは、標的を模倣することができる優れた能力を持っていますが、今回の研究では、この標的を模倣したワクチンを開発することはできませんでした。本研究では、Flpタンパク質のB細胞およびT細胞関連エピトープの存在、IgE関連エピトープの存在、溶媒にアクセス可能な表面積など、Flpタンパク質の支配的な免疫原性の特徴を初めて免疫インフォマティクス解析法により評価した。さらに、このFlpピリンは、臨床的に重要なP. aeruginosa株に対して有効な免疫原性物質として設計されている。さらに、実用的な能動的免疫化アプローチにより、モンタニドISA 266に製剤化した人工合成Flp（EFlp）の極めて保存された領域に対する体液性免疫応答および細胞性免疫応答を対照群と比較して評価した。EFlpに対する積極的な免疫化の結果は、EFlp-Montanide ISA 266（EFLP-M）が体液性免疫応答および細胞性免疫応答の両方を強力に誘導し得ることを有意に示した。我々は、Flpピリンが臨床的に重要なP. aeruginosa株に対する治療効果を有しており、器用な病原体であるP. aeruginosaに対する有効な免疫療法法の開発に向けた研究を進めるために、新規免疫原としての役割を果たすことができると結論付けた。

Several vaccine candidates have been introduced for immunization against Pseudomonas aeruginosa strains. Despite extensive efforts in recent decades, there is no accurate immunogenic candidate against this pathogen in the market yet. Due to the rapid increase in several drug-resistant strains, P. aeruginosa has caused various health concerns worldwide. It encodes many specific virulence features, which can be used as an appropriate vaccine candidate. The primary stage of the pathogenesis of P. aeruginosa is the expression of many dynamic adhesive molecules, such as type IV pili (T4P), which acts as a principal colonization factor. It has been confirmed that three different subtypes of T4P, including type IVa (T4aP), type IVb (T4bP) and tight adherence (Tad) pili are expressed by P. aeruginosa. The IVa fimbriae type is almost the main cause of challenges to design an effective pili based-immunotherapy method. Nevertheless, in terms of heterogeneity, variability and hidden conserved binding site of T4aP, this attitude has been remained controversial and there is no permitted human study based on IVa pilin commercially. The engineered synthetic peptide-based vaccines are highly talented to mimic the target. In this research, for the first time, some dominant immunogenic features of the Flp protein, such as both B- and T-cell-associated epitopes, presence of IgE-associated epitopes, solvent-accessible surface area were evaluated by analytical immunoinformatics methods. In addition, we designed the engineered Flp pilin as an effective immunogenic substance against several clinically important P. aeruginosa strains. Moreover, by practical active immunization approaches, the humoral and cellular immune response against the extremely conserved region of the engineered synthetic Flp (EFlp) formulated in Montanide ISA 266 compared to the control group. The results of active immunization against EFlp significantly signified that EFlp-Montanide ISA 266 (EFLP-M) strongly could induce both humoral and cellular immune responses. We concluded that Flp pilin has therapeutic potential against numerous clinically significant P. aeruginosa strains and can be served as a novel immunogen for further investigations for development of effective immunotherapy methods against P. aeruginosa as a dexterous pathogen.

Copyright © 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved.