절지동물 단백질에 대한 예방접종은 진드기에서 척추동물 숙주로의 리케차 병원균의 전염을 손상시킵니다

npj 백신 8권, 기사 번호: 79(2023) 이 기사 인용

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Anaplasma phagocytophilum으로 인한 인간 아나플라스마증은 미국에서 가장 흔한 진드기 매개 질병 중 하나입니다. 검은 다리 진드기인 Ixodes scapularis는 이 박테리아를 매개하여 인간에게 전염시킵니다. 이 연구에서 우리는 항벡터 백신으로 I. scapularis 막 결합 유기 음이온 수송 폴리펩티드 4056(IsOATP4056)을 표적으로 삼는 것이 진드기에서 척추동물 숙주로 A. phagocytophilum의 전염에 영향을 미친다는 증거를 제공합니다. Anaplasma phagocytophilum은 진드기와 진드기 세포에서 IsOATP4056의 발현을 유도합니다. IsOATP4056의 막 국소화 증가는 A. phagocytophilum에 감염된 진드기 세포에서 분명했습니다. IsOATP4056의 가장 큰 세포외 루프를 표적으로 하는 EL-6 항체를 저용량(5μg/ml)이 아닌 고용량(10μg/ml)으로 처리한 경우 진드기 세포에서는 세포독성 효과가 나타났지만 인간 각질세포 세포주(HaCaT)에서는 그렇지 않았습니다. 수동 면역화, 진드기 매개 전파 및 두 개의 상업용 공급업체로부터 주문한 쥐와 진드기 세포를 대상으로 수행된 시험관 내 연구에서 EL-6 항체는 진드기에서 쥐 숙주로의 A. phagocytophilum 전파를 손상시킬 뿐만 아니라 진드기 매개 전파를 감소시키는 데에도 도움이 되는 것으로 나타났습니다. 절지동물 Toll 경로의 활성화에 의해 충혈된 진드기와 진드기 세포 내 박테리아 부하가 증가합니다. 또한, EL-6 항체 면역화 마우스를 먹인 진드기에서는 탈피 효율이 감소한 것으로 나타났습니다. 종합적으로, 이러한 결과는 A. phagocytophilum 및 기타 의학적으로 중요한 진드기 매개 병원체의 전염을 표적으로 삼는 진드기 방지 백신 개발을 위한 좋은 후보를 제공합니다.

라임 보렐리아증, 인간 아나플라스마증, 에를리히증, 로키산 홍반열, 야토병, 포와산 뇌염, 진드기 매개 뇌염, 카야누르 삼림병 등과 같은 진드기 매개 질병은 전 세계적으로 인류 건강에 중요한 위협입니다1,2,3,4,5 . 이러한 질병을 일으키는 병원체는 주로 혈액분을 통해 진드기에 의해 전염됩니다1,2,4,6,7. 기후 변화, 저수지 숙주 및 진드기의 가용성과 같은 비생물적 및 생물적 요인은 진드기 및 진드기 매개 질병의 지리적 확장/분포에 기여할 수 있습니다8,9,10. 진드기 침입을 억제하기 위한 살비제 사용과 같은 전통적인 방법은 많은 경우 덜 효과적입니다11. 따라서 백신의 개발은 이러한 질병을 예방하기 위한 보다 효과적이고 환경친화적인 접근방식인 것으로 보입니다.

진드기 매개 뇌염 백신(TICOVAC)의 승인은 백신이 진드기 매개 질병을 표적으로 삼거나 예방하는 이상적인 전략이라는 증거를 제공합니다12. 그러나 다른 여러 진드기 매개 세균성 질병을 치료/예방할 수 있는 승인된 백신은 없습니다6,13,14. 단일 진드기 종은 여러 인간 병원체를 매개하고 전파할 수 있습니다15,16,17. 따라서 진드기 감염과 병원체 전파를 직접적으로 표적으로 삼는 혁신적인 전략이 매우 바람직합니다6,13,18. 여러 연구에서는 진드기 보호 항원에 대한 예방접종이 진드기 섭식 및/또는 병원체 전염을 예방할 수 있다는 점을 강조했습니다6,13,18,19,20,21,22,23,24. 따라서 새로운 보존된 보호 항원을 특성화하는 연구는 여러 진드기 종을 표적으로 삼는 보편적인 진드기 방지 백신을 개발하는 데 중요합니다. 항벡터 백신 후보는 동일한 벡터에 의해 전염되는 두 가지 이상의 병원체를 표적으로 삼을 수 있다는 희망을 줍니다.

절대 세포내 세균인 Anaplasma phagocytophilum에 의해 발생하는 인간 아나플라스마증은 미국에서 가장 흔한 벡터 매개 질병 중 하나입니다25,26. 임상 증상에는 발열, 권태감, 두통, 관절통, 혈소판 감소증 및 백혈구 감소증이 포함됩니다25. 이 물질은 주로 검은다리진드기(Ixodes scapularis)에 의해 전염됩니다. 이 진드기는 알, 유충, 약충 및 성충 단계10를 포함하는 4가지 발달 단계를 갖습니다. A. phagocytophilum에 감염되면 숙주 신호 전달을 파괴하고 박테리아가 포유류와 절지동물 벡터 모두에서 지속되도록 돕는 일련의 사건이 발생합니다26,27,28,29,30,31,32,33,34. 우리 연구실의 이전 연구에 따르면 I. scapularis 유기 음이온 수송 폴리펩티드(OATP) 4056(IsOATP4056)은 A. phagocytophilum 감염 동안 상향조절되었습니다. 또한 진드기와 진드기 세포에 트립토판 경로 대사산물인 크산투렌산(XA)을 외인적으로 첨가하면 isoatp4056의 발현과 박테리아 부담이 모두 증가했습니다35. isoatp4056은 A. phagocytophilum 감염 동안 타액선에서 상향 조절된 진드기의 9개 OATP 중 유일한 OATP입니다. isoatp4056의 RNAi 매개 녹다운과 억제제를 사용한 OATP의 억제는 진드기와 진드기 세포의 박테리아 복제에 영향을 미쳤습니다. 우리는 또한 진드기 매개 Langat 바이러스(LGTV)가 진드기의 OATP를 조절하고 이러한 단백질의 억제가 진드기 세포의 바이러스 부담에 영향을 미친다는 점에 주목했습니다. 최근에는 XA가 병원균이 활성 산소종을 회피하는 데 도움이 될 수 있다고 보고했습니다. 후속 연구에서 우리는 A. phagocytophilum이 isoatp4056 mRNA38을 표적으로 하는 microRNA133(miR-133)을 하향 조절한다고 보고했습니다. 진드기에서 miR-133의 과발현은 진드기에서 척추동물 숙주로의 A. phagocytophilum 전송에 영향을 미쳐 이 세균 전송에서 IsOATP4056의 중요성을 시사합니다. 우리는 또한 A. phagocytophilum이 진드기에서 척추동물 숙주로 전달되는 동안 isoatp4056의 발현이 상향조절된다는 점에 주목했습니다. 전반적으로, 이러한 연구는 IsOATP4056을 표적으로 삼는 것이 진드기에서 척추동물 숙주로 A. phagocytophilum의 전염을 차단하는 이상적인 전략이 될 수 있다는 강력한 증거를 제공합니다.

250 kDa band (in all conditions) and ~250 kDa and ~100 kDa bands (in deglycosylation condition followed by probing with EL-2 antibody) was evident in lysates prepared from A. phagocytophilum-infected tick cells when compared to the levels noted in lysates prepared from uninfected controls (Fig. 1f and g). In addition, immunofluorescence analysis performed with EL-6 antibody showed increased IsOATP4056 staining in A. phagocytophilum-infected tick cells compared to the staining noted in uninfected control (Fig. 2). Furthermore, increased levels of IsOATP4056 were noted to be localized on the plasma membrane of A. phagocytophilum-infected tick cells when compared to the levels noted on the plasma membranes of uninfected control (Fig. 2). Collectively, these results show that A. phagocytophilum upregulates IsOATP4056 in ticks and tick cells and enhances the localization of this protein on the plasma membrane of tick cells./p>250 kDa). ** indicates dimeric form of IsOATP4056 (~250 kDa) and * indicates monomeric form of IsOATp4056 (~100 kDa). M indicate marker, UI indicate uninfected, and I indicate A. phagocytophilum-infected ticks or tick cells./p> 0.05) difference in the expression of tested immune genes was evident between EL-2 antibody-treated or control-antibody-treated A. phagocytophilum-infected tick cells (Supplementary Fig. 2b-h). To further confirm if Toll pathway is critical for EL6 antibody-mediated bacterial clearance, we silenced myd88 expression in A. phagocytophilum-infected tick cells (Fig. 3i). RNAi-mediated knockdown of myd88 in A. phagocytophilum-infected tick cells resulted in significantly (P < 0.05) increased bacterial burden (Fig. 3j). However, treatment of myd88-dsRNA-containing A. phagocytophilum-infected tick cells with EL-6 antibody resulted in significantly (P < 0.05) increased myd88 expression (Fig. 3k) and reduced bacterial burden (Fig. 3l) compared to the levels noted in control-antibody-treated cells. Taken together, these results indicate that EL-6 antibody-treatment efficiently clears A. phagocytophilum infection in tick cells through activation of the arthropod innate immune pathway./p>250 kDa in all A. phaghocytophilum-infected tick and tick cell samples. The presence of increased intense band (detected with EL2 antibody) in infected tick cell sample > 250 kDa even after deglycosylation indicates that IsOATP4056 could be present in an oligomerized form or in other posttranslational-modified form. The detection of band ~ 250 kDa indicates dimerization of IsOATp4056 and the band at ~ 100 kDa indicates monomeric form. EL-2 and EL-6 are different extracellular loops of IsOATP4056 protein. Deglycosylation did not impact binding of EL-6 antibody to the oligomerized form or other posttranslational-modified form of IsOATP4056 (band >250 kDa). We believe that the binding affinity for EL-2 and EL-6 antibodies on IsOATP4056 could be different. Where, EL-6 antibody could readily recognize the epitope in the oligomeric form of IsOATP4056 and EL-2 antibody could recognize oligomeric/other post-translational-modified form more but also could recognize deglycosylated/dimeric/monomeric form of IsOATP4056. The observation of multiple forms of tick IsOATP4056 is consistent with the observation of mammalian OATPs that forms dimers/homo or hetero-oligomers47,48. In addition, observation of multiple bands in immunoblotting analyses with EL-2 antibody suggests that IsOATP4056 might also be proteolytically cleaved./p>