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工程B细胞表达病原体特异性抗体以防止感染

抗体目前用于治疗从癌症到自身免疫的疾病,并且通常以多剂量给予患者,非常像医疗药物。然而,抗体的生产和储存相对更昂贵,对寻找替代策略以提供它们具有相当大的兴趣。

在最近的一项研究中,Howell F. Moffett和美国全球健康,免疫学,疫苗和传染病部门的跨学科研究团队在实验室中设计了人和鼠(小鼠)B细胞。他们设计细胞以表达针对包括呼吸道合胞病毒(RSV)在内的多种病毒的抗体。科学家们表明,向缺乏T细胞和B细胞的小鼠单次注射表达RSV特异性抗体的B细胞具有保护作用。这项新技术现已发表在“科学免疫学”杂志上,将开启使用工程化B细胞作为医疗保健治疗药物的可能性。

尽管进行了数十年的研究,目前还没有有效的疫苗可用于终身保护,以抵御许多常见的感染,如RSV,HIV,流感病毒和Epstein-Barr病毒(EBV)。在目前的工作中,莫菲特等人。通过使用CRISPR-Cas9(聚集的规则间隔短回文重复和Cas9蛋白)开发遗传策略,使用该技术用针对RSV,HIV,流感的抗体替换原代人B细胞的内源编码抗体,引入了保护性疫苗的替代品或EBV而不是。

他们观察到在内源调节元件控制下原代B细胞中工程化抗体的有效表达,以指示细胞内相容性。细胞还维持正常的抗体表达和分泌。使用工程化的小鼠B细胞,他们展示了如何单独转移B细胞工程化以表达抗呼吸道疾病RSV的抗体,从而在RAG1缺陷小鼠中产生有效和持久的保护作用。本方法提供了实现针对病原体的灭菌免疫的机会,其中传统疫苗迄今未能诱导或维持保护性抗体应答。

通过激活体液免疫应答,随后产生产生B细胞的高亲和力,病原体特异性抗体,保护性疫苗降低了几种传染病的人类死亡率。尽管如此,仍在进行研究,以提供针对导致多种常见疾病的病原体的保护,包括RSV,一种感染上呼吸道和下呼吸道的常见病原体。该病毒对婴儿,老年人,患有心肺疾病的人和接受造血干细胞移植的人具有危及生命的影响。

尽管在1966年和2016年开发了几种RSV疫苗候选变体,但它们无法引发长期的保护性反应。科学家们目前还在开发单克隆抗体,以同样预防艾滋病毒,流感病毒,爱泼斯坦 - 巴尔病毒(HBV),人类偏肺病毒(HMPV),登革热,寨卡病毒,埃博拉病毒和许多其他高风险病原体。保护性疫苗通常引发长寿B细胞和分泌抗体的浆细胞,其中记忆B细胞表达膜结合形式的抗体。这些允许细胞在感染期间快速响应并分化成额外的抗体分泌细胞。

Moffett等。开发了一种基因工程策略来模拟有效的B细胞应答,这种策略允许在内源性调节元件存在下在小鼠或人B细胞中表达针对RSV,HIV,流感或EBV的保护性抗体。功能完整的B细胞通常需要可变剪接和多聚腺苷酸化以产生膜结合和分泌的抗体;重现病毒转基因的挑战性过程。增加另一层复杂性,抗体通常由两个基因产生;在重链基因(IgH;免疫球蛋白重链基因座)和κ(Igk)或λ(Igλ)轻链基因。靶向IgH基因座是一项复杂的任务,因为其在抗体表达B细胞内具有大的尺寸和极端的遗传异质性。

IgH基因座包括V(可变),D(多样性),J(连接)和C(恒定)的区段,其在每个细胞中的B细胞发育期间在DNA水平上经历重组事件。以前的研究尝试要么取代IgH基因座的重区域或轻区域来基因工程改造B细胞。在目前的工作中,莫菲特等人。通过开发单切方法将遗传构建体插入IgH基因座的内含子区域(RNA转录物的非编码区)中,结合了前两种技术。使用这种方法,他们有效地设计了鼠和人类细胞。

为了实现一次性插入,科学家设计了一种含有IgH启动子的工程化单克隆抗体(emAb)盒。在接下来的步骤中,Moffett等人。遗传改造构建体以允许emAb在内源调节元件的控制下在膜结合区域内表达。

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