بیان آنتی ژن HA1 ویروس آنفلوانزای پرندگان (H5N1) به عنوان کاندیدای مهم تولید واکسن در سیستم باکتریایی

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

چکیده

پاندمی قریب‌الوقوع ویروس آنفلوانزا نیازمند واکسیناسیون جهانی است تا از بروز بیماری و مرگ و میر گسترده ممانعت به عمل آید، اما تولید واکسن‌های سنتی بر علیه این بیماری پروسه‌ای زمانگیر می‌باشد. در این تحقیق، سیستم باکتریایی به منظور بیان و تخلیص پروتئین هماگلوتنین با تاخوردگی مناسب، به عنوان پاسخی سریع در برابر استرین‌های عامل بروز پاندمی توسعه یافت. بنابراین دامین کروی هماگلوتنین نو ترکیب (HA1) ویروس آنفلوانزای H5N1 استرین (A/Indonesia/05/05) که پروتئینی سنتزی با طول 320-1 اسید آمینه است درون وکتور بیانی باکتریایی pET-28a تکثیر و کلون گردید. سپس پروتئین HA1 متصل به تگ هیستیدین در باکتری اشریشیا کولای سویه BL21 تحت القای IPTG با غلظت 1 میلی مولار بیان شد. بیان پروتئین با مطالعه مدت زمان‌های مختلف جهت القای IPTG بهینه سازی گردید و با کاربرد ستون نیکل مورد تخلیص قرار گرفت. وزن مولکولی پروتئین با استفاده از تکنیک وسترن بلات و کاربرد آنتی بادی مونوکلونال بر علیه تگ هیستیدین 40 کیلو دالتون تخمین زده شد و وزن حاصله هیچ تفاوتی با وزن مولکولی محاسبه شده نشان نداد. از این نظر که اکثر سایت‌های آنتی ژنی در دامین HA1 پروتئین HA قرار دارند، استفاده از این دامین ویروس آنفلوانزا جهت تولید واکسن دارای اهمیت قابل توجهی است. قابلیت القای تولید آنتی بادی بر علیه HA1 بیان شده در سلول‌های باکتری همچنین توسط آنالیز الیزا مورد بررسی قرار گرفت. پس از پروسه ایمنی‌زایی خرگوش‌ها، HA1 الیگومریک توانست آنتی بادی‌های خنثی کننده قابل توجه و سطوح بالایی از پاسخ‌های ایمنی را القا نماید. نتایج این تحقیق پیشنهاد می‌کند که واکسن‌های مبتنی بر HA1 به طور موثری در سیستم‌های باکتریایی تولید می‌شوند و می‌توانند به آسانی در شرایط بروز پاندمی‌های ویروس آنفلوانزا مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها


Biesova, Z; Miller, MA; Schneerson, R; Shiloach, J; Green, KY; Robbins, JB and Keith, JM (2009). Preparation, characterization, and immunogenicity in mice of a re-combinant influenza H5 hemagglutinin vaccine against the avian H5N1 A/Vietnam/1203/2004 influenza virus. Vaccine. 27: 6234-6238.
Bradford, MM (1976). A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem., 72: 248-254.
Chiu, FF; Venkatesan, N; Wu, CR; Chou, AH; Chen, HW; Lian, SP; Liu, SJ; Huang, CC; Lian, WC; Chong, P and Leng, CH (2009). Immunological study of HA1 domain of hemagglutinin of influenza H5N1 virus. Biochem. Biophys. Res. Commun., 383: 27-31.
Dilillo, DJ; Tan, GS; Palese, P and Ravetch, JV (2014). Broadly neutralizing hemagglutinin stalk-specific anti-bodies require Fcgamma R interactions for protection against influenza virus in vivo. Nature Med., 20: 143-151.
Janknecht, R; de Martynoff, G; Lou, J; Hipskind, RA; Nordheim, A and Stunnenberg, HG (1991). Rapid and efficient purification of native histidine-tagged protein expressed by recombinant vaccinia virus. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 88: 8972-8976.
Johansson, BE and Brett, IC (2007). Changing perspective on immunization against influenza. Vaccine. 25: 3062-3065.
Kanekiyo, M; Wei, CJ; Yassine, HM; McTamney, PM; Boyington, JC; Whittle, JR; Rao, SS; Kong, WP; Wang, L and Nabel, GJ (2013). Self-assembling influenza nanoparticle vaccines elicit broadly neutralizing H1N1 antibodies. Nature. 499: 102-106.
Khurana, S; Larkinb, C; Vermaa, S; Joshib, MB; Fontanac, J; Stevenc, AC; Kinga, LR; Manischewitza, J; McCormickb, W; Guptab, RK and Goldinga, H (2011a). Recombinant HA1 produced in E. coli forms functional oligomers and generates strain-specific SRID potency antibodies for pandemic influenza vaccines. Vaccine. 29: 5657-5665.
Khurana, S; Verma, S; Verma, N; Crevar, CJ; Carter, DM; Manischewitz, J; King, LR; Ross, TM and Golding, H (2010). Properly folded bacterially expressed H1N1 hemagglutinin globular head and ectodomain vaccines protect ferrets against H1N1 pandemic influenza
virus. PLoS One. 5: e11548. doi: 10.1371/journal.pone. 0011548.
Khurana, S; Verma, S; Verma, N; Crevar, CJ; Carter, DM; Manischewitz, J; King, LR; Ross, TM and Golding, H (2011b). Bacterial HA1 vaccine against pandemic H5N1 influenza virus: evidence of oligomeriza-tion, hemagglutination, and crossprotective immunity in ferrets. J. Virol., 85: 1246-1256.
Lin, YJ; Deng, MC; Wu, SH; Chen, YL; Cheng, HC; Chang, CY; Lee, MS; Chien, MS and Huang, CC (2008). Baculovirus derived hemagglutinin vaccine protects chickens from lethal homologous virus H5N1 challenge. J. Vet. Med. Sci., 70: 1147-1152.
Olsen, B; Munster, VJ; Wallensten, A; Waldenstrom, J; Osterhaus, ADME and Fouchier, RAM (2006). Global patterns of influenza A virus in wild birds. Science. 312: 384-388.
Shen, S; Mahadevappa, G; Oh, HL; Wee, BY; Choi, YW; Hwang, LA; Lim, SG; Hong, W; Lal, SK and Tan, YJ (2008). Comparing the antibody responses against recombinant hemagglutinin proteins of avian influenza A (H5N1) virus expressed in insect cells and bacteria. J. Med. Virol., 80: 1972-1983.
Shoji, Y; Bi, H; Musiychuk, K; Rhee, A; Horsey, A; Roy, G; Green, B; Shamloul, M; Farrance, CE; Taggart, B; Mytle, N; Ugulava, N; Rabindran, S; Mett, V; Chichester, JA and Yusibov, V (2009). Plant-derived hemagglutinin protects ferrets against challenge infection with the A/Indonesia/05/05 strain of avian influenza. Vaccine. 27: 1087-1992.
Shoji, Y; Chichester, JA; Jones, M; Manceva, SD and Damon, E (2011). Plant based rapid production of recombinant subunit hemagglutinin vaccine targeting H1N1 and H5N1 influenza. Hum. Vaccines. 7: 41-50.
Stevens, J; Blixt, O; Tumpey, TM; Taubenberger, JK; Paulson, JC and Wilson, IA (2006). Structure and receptor specificity of the hemagglutinin from an H5N1 influenza virus. Science. 312: 404-410.
Swayne, DE and Suarez, DL (2000). Highly pathogenic avian influenza. Rev. Sci. Tech., 19: 463-482.
Tonegawa, K; Nobusawa, E; Nakajima, K; Kato, T; Kutsuna, T and Kuroda, K (2003). Analysis of epitope recognition of antibodies induced by DNA immunization against hemagglutinin protein of influenza A virus. Vaccine. 21: 3118-3125.
Treanor, JJ; Campbell, JD; Zangwill, KM; Rowe, T and Wolff, M (2006). Safety and immunogenicity of an inactivated subvirion influenza A (H5N1) vaccine. N. Engl. J. Med., 354: 1343-1351.
Tsai, HJ; Chi, LA and Yu, AL (2012). Monoclonal antibodies targeting the synthetic peptide corresponding to the polybasic cleavage site on H5N1 influenza hemagglutinin. J. Biomed. Sci., 19: 37-44.
Verma, S; Dimitrova, M; Munjal, A; Fontana, J; Crevar, CJ; Carter, DM; Ross, TM; Khurana, S and Goldinga, H (2012). Oligomeric recombinant H5 HA1 vaccine produced in bacteria protects ferrets from homologous and heterologous wild-type H5N1 influenza challenge and controls viral loads better than subunit H5N1 vaccine by eliciting high-affinity antibodies. J. Virol., 86: 12283-12293.
Wei, C; Nurul, T; Wahida, AG and Shaharum, S (2014). Construction and heterologous expression of a truncated haemagglutinin (HA) protein from the avian influenza virus H5N1 in Escherichia coli. Trop. Biomed., 31: 1-10.