Perkembangan dan Tantangan Vaksin Penyakit Mulut dan Kuku dalam Mendorong Imunitas Tahan Lama: Tren dan Perspektif Saat Ini

Abstrak:

Penyakit Mulut dan Kuku (FMD) adalah penyakit virus ternak yang sangat menular yang disebabkan oleh genus virus penyakit kaki dan tikus: Aphthovirus, yang menyebabkan dampak ekonomi yang serius baik pada individu petani maupun ekonomi nasional. Banyak upaya untuk memajukan vaksin PMK telah gagal untuk menginduksi kekebalan steril. Metode klasik produksi vaksin disebabkan oleh akumulasi mutasi selektif di sekitar situs antigenik dan pengikatan. Pengembalian agen dengan seleksi positif dan segerombolan spesies semu, penggunaan metode ini tidak dapat diterapkan untuk digunakan di daerah non-endemik. Pelemahan kimia menggunakan binary ethyleneimine (BEI) melindungi integritas kapsid dan menghasilkan kekebalan yang nyata terhadap strain tantangan.

Penyakit mulut dan kuku adalah penyakit virus yang mempengaruhi sistem kekebalan hewan. Virus penyakit mulut dan kuku dapat menyerang sel hewan, menghancurkan membran sel dan organ dalam, merusak fungsi kekebalan hewan, dan membuatnya rentan terhadap infeksi oleh patogen lain.

Pada saat yang sama, pemberian vaksin penyakit mulut dan kuku dapat meningkatkan kekebalan hewan dan membuatnya kebal terhadap virus. Setelah vaksinasi berhasil, hewan tersebut akan menghasilkan antibodi, dan ketika terkena virus penyakit kaki dan mulut lagi, ia akan dapat dengan cepat menghasilkan respons kekebalan, secara efektif mencegah virus dari infeksi lebih lanjut dan menyebabkan penyakit. terjadi.

Oleh karena itu, peningkatan kekebalan hewan, khususnya melalui vaksinasi terhadap PMK merupakan sarana penting dalam pencegahan PMK. Pada saat yang sama, manajemen dan sanitasi makanan secara ilmiah, serta langkah-langkah pencegahan epidemi juga dapat membantu mengurangi penyebaran virus dan terjadinya penyakit mulut dan kuku. Dari sudut pandang ini, kita perlu merenungkan apakah tubuh manusia perlu memperhatikan peningkatan kekebalan. Cistanche dapat secara signifikan meningkatkan kekebalan manusia. Cistanche juga memiliki efek anti virus dan anti kanker, yang dapat memperkuat kemampuan sistem imun untuk melawan dan meningkatkan imunitas tubuh.

Klik manfaat cistanche tubulosa

Antigen virus yang telah disintesis secara kimiawi atau diekspresikan dalam virus, plasmid, atau tumbuhan dicobakan dalam vaksinasi hewan. Vaksin DNA yang mengekspresikan antigen protein struktural atau nonstruktural telah dicoba untuk mengimunisasi hewan. Menggunakan interleukin sebagai adjuvant genetik untuk vaksin DNA memiliki efek yang menjanjikan. Sedangkan tantangan menginduksi imunitas steril terletak pada protein nonstruktural (NS) FMDV yang bertanggung jawab atas apoptosis sel dendritik dan memiliki efek negatif pada respons limfoproliferatif yang menyebabkan imunosupresi sementara. Selanjutnya, penghancuran perdagangan protein inang oleh protein nonstruktural menekan CD8 plus proliferasi sel T. Tinjauan ini mencoba membahas berbagai pendekatan untuk uji coba pengembangan vaksin dan hambatan dalam menghasilkan kekebalan steril.

Kata kunci:

Vaksin PMK, kekebalan tahan lama, kekebalan steril.

Latar belakang

Penyakit Mulut dan Kuku (FMD) adalah infeksi virus yang sangat menular pada hewan ternak yang disebabkan oleh virus penyakit Kaki dan Tikus, genus: Aphthovirus, dan famili Picornaviridae; yang menimbulkan kerugian ekonomi yang parah.1,2 Hewan berkuku domestik dan liar sangat terpengaruh oleh PMK.3–5 Protomer 5S diproduksi secara spontan oleh protein dewasa individu; VP1, VP3, dan VP0, lima di antaranya berkumpul menjadi pentamer 12S. Sementara kapsid virus 75S dibentuk oleh perakitan 12 pentamers, 6,7 antigen 146S virus penyakit kaki dan mulut lengkap (FMDV) telah dilaporkan memiliki spesifisitas antigen yang sangat mirip dengan kapsid virus.8,9 Foot-and Virus penyakit mulut memiliki kisaran inang yang luas, tingkat variasi genetik yang tinggi, dan perbedaan antigenik yang besar, dan memiliki tujuh serotipe (A, O, C, Asia1, SAT1, SAT2, dan SAT3) dan lebih dari 100 serosubtipe.10 Karena segerombolan spesies semu, banyak varian baru juga muncul setiap tahun. Tidak ada kekebalan silang yang diinduksi oleh tujuh serotipe. Juga hanya ada kekebalan silang parsial antara berbagai subtipe dari serotipe yang sama.11 Variabilitas dan polimorfisme FMDV telah membuat pencegahan dan pengendalian PMK menjadi sangat sulit.10 FMDV rekombinan Adenovirus yang mengekspresikan protein P12A dan 3C dari serotipe yang berbeda memiliki menunjukkan efek perlindungan.12–14

Vaksin inaktif klasik memiliki banyak kekurangan, termasuk ketidakstabilan termal, kekebalan berumur pendek, biaya tinggi, risiko rekombinasi dengan galur liar, dan pengembalian patogenisitas.11,15,16

Meskipun telah dilakukan penelitian selama 90 tahun, tidak ada vaksin efektif yang menghasilkan kekebalan yang steril dan solid untuk PMK, tetapi penyakit ini tetap bersifat enzootik di sebagian besar dunia. Banyak upaya untuk mengembangkan vaksin melawan PMK telah gagal untuk menginduksi kekebalan steril, dengan sedikit perlindungan lintas-serotipe, dan durasi kekebalan yang tidak memadai.17 Metode klasik produksi vaksin, seperti serial pasase virus pada kultur sel,18 dalam nonpermissive hewan, dan inang alaminya mampu melemahkan virus. Hal ini disebabkan oleh akumulasi selektif dari mutasi di sekitar situs antigenik dan pengikatan.19-21 Namun, penggunaan pengembalian agen melalui seleksi positif dan metode segerombolan spesies semu tidak dapat diterapkan untuk digunakan di daerah non-endemik.22 DNA dan teknologi protein telah meningkatkan penelitian dengan memodifikasi reseptor integrin,23 memanfaatkan peptida sintetik yang dapat menginduksi respon imun eksplisit pada hewan.24 epitop sel T-helper intrinsik ke wilayah loop GH adalah epitop sel B yang kuat yang menginduksi imunitas humoral.25 Penggunaan interferon rekombinan (IFN ) dan bovine interleukin 18 (IL-18) sebagai adjuvant telah meningkatkan imunitas jangka panjang pada hewan laboratorium.26,27

Baru-baru ini, vaksin DNA vektor hidup rekombinan adalah penginduksi limfosit T sitotoksik (CTL) yang poten,28,29 Untuk menyatakan efek ini dalam FMD diperlukan bahan pembantu yang tepat.30 Untuk mengatasi efek ini, menggabungkan kembali superfamili Ig inang dan epitop FMD telah meningkatkan dan respon imun seluler hewan.

Masalah kemacetan dalam menginduksi kekebalan yang steril dan tahan lama terhambat oleh penghancuran perdagangan protein inang oleh protein nonstruktural (NS), terutama 3A, sehingga tidak menimbulkan respons sel T diferensiasi kluster 8 positif (CD8 plus) karena CTL yang lemah dan virus bertahan pada hewan.31 Reseptor integrin yang memediasi apoptosis sel dendritik (DC) yang diturunkan dari sumsum tulang menghambat kekebalan bawaan inang.32 Guzman et al33 dan Joshi et al34 menganalisis tanggapan pengganti untuk pembunuhan CTL seperti proliferasi atau produksi IFN oleh sel pengekspres CD8, tetapi banyak CD8 plus pengekspresian limfosit yang bukan CTL menghasilkan IFN , termasuk sel pembunuh alami (NK) dan subset sel T gamma delta ( δ). 35–37

Menurut Oh et al,38 respon IFN- dapat direstimulasi pada sapi yang divaksinasi yang telah menunjukkan tingkat titer antibodi penawar virus yang tinggi dalam sirkulasi pada hari tantangan, yang memiliki hubungan langsung dengan perlindungan yang diinduksi oleh vaksin dengan IFN - dan antibodi penawar. Selain itu, CD4 plus sel T adalah fenotip utama yang berkembang dan sel penghasil IFN. Namun, pada infeksi alami, terdapat limfopenia, yang tumpang tindih dengan viremia puncak dan respons serum IFN- sementara jumlah in vivo plasmocyte DC (pDC) dan sekresi IFN- pDC in vitro secara singkat menurun dalam 2 hari setelah infeksi.39 Produksi IFN- dari monocyt-derived DCs (MoDCs) dan skin-derived DCs (skin DCs) dihambat pada fase akut infeksi babi.40 Ada juga induksi apoptosis pada sel dendritik imatur oleh FMDV.32 Untuk mengatasi patogenesis imun virus dengan meningkatkan produksi antibodi dan proliferasi sel T, tingkat aktivitas CTL dan ekspresi IFN- yang lebih tinggi dalam sel T CD8 dicapai oleh oligonukleotida sintetik sebagai adjuvant vaksin mukosa.41 Tujuan utama dari makalah ini adalah untuk meninjau tren dalam pengembangan vaksin FMD dan tantangan untuk menginduksi kekebalan steril dan jangka panjang.

Vaksin yang Dilemahkan dan Dinonaktifkan

Ada banyak upaya untuk meningkatkan vaksin PMK hidup yang dilemahkan dengan metode konvensional seperti jalur serial pada hewan yang tidak permisif atau kultur sel. Atenuasi dicapai dengan melewatkan spesies yang tidak rentan, seperti tikus, kelinci, dan telur berembrio hingga kehilangan virulensinya pada sapi. Bagian serial FMDV C-S8c1 pada multiplisitas tinggi infeksi dalam kultur sel menghasilkan genom yang rusak (C-S8p260), yang benar-benar melindungi tikus terhadap tantangan mematikan dengan FMDV C-S8c1 dan aman untuk babi setelah vaksinasi dengan dosis tunggal dari C-S8p260.42 Ini juga menginduksi titer tinggi dari antibodi penawar dan mengaktifkan sel-T pada babi.42

Transmisi kontak serial dari isolat O Taiwan 97 yang sangat patogen dan diadaptasi babi pada babi secara signifikan mengurangi virulensi setelah pasase babi ke-14 dan menghapusnya setelah pasase ke-16.43 Perubahan asam amino selama pasase in vivo merupakan substitusi yang sangat sunyi dan perubahan pada VP1 (1D) bersifat sementara. Mengembangkan vaksin FMD pada host yang tidak permisif dapat memicu agen untuk menggunakan reseptor seluler lain selain Arg-GlyAsp (RGD), tes plak pada tes BHK 21 mungkin menunjukkan hasil negatif saat virus masih utuh.43 Penggantian asam amino rantai samping yang terletak di dekat intersubunit kapsid oleh asam amino lain dapat membentuk ikatan disulfida baru atau interaksi elektrostatik antara antarmuka subunit dan diproyeksikan atau dimulai untuk dibuang untuk infeksi dengan meningkatkan toleransi panas dari strain vaksin,44 menggunakan prosedur saat ini, dari vaksin FMD yang kurang bergantung pada rantai dingin yang ideal. Strain FMDV C-S8p260 tersegmentasi serta kompeten dalam replikasi yang dapat memberikan dasar pelemahan vaksin dengan dua penghalang keamanan.45

Sebagian besar penelitian menunjukkan bahwa inaktivasi FMDV model hewan menggunakan substitusi asam amino dalam 2C tidak dapat dideteksi pada C-S8c1 tetapi hadir dalam proporsi rendah FMDV yang diadaptasi dari marmut.46 Substitusi asam amino ini dengan cepat menggantikan populasi virus setelah reintroduksi virus yang diadaptasi marmut ke dalam babi. Temuan ini menunjukkan bagaimana introduksi virus varian minoritas dalam inang buatan dapat meningkat menjadi dominan ketika spesies inang asli terinfeksi ulang.47 Selain seleksi positif dan kawanan spesies semu ini, galur vaksin dapat berbalik menjadi galur patogen. 22

Inaktivasi virus dengan menggunakan formalin dan endonuklease masing-masing gagal menonaktifkan virus dan menurunkan situs antigenik.48 Binary ethyleneimine (BEI) juga telah digunakan untuk meredam virus sambil menjaga integritas kapsid.15,49 BEI- reseptor seluler FMD yang tidak aktif, integrin, digunakan untuk perlekatan dan internalisasi ke dalam sel kultur, interaksi dimediasi oleh residu asam amino yang terletak di dalam loop GH protein kapsid VP1.49 Antibodi monoklonal spesifik FMDV atau peptida sintetik menunjukkan pengikatan BEI- FMD yang tidak aktif diinternalisasi melalui ko-lokalisasinya dengan protein penanda ke dalam BHK-21, dimediasi oleh motif pengikat integrin RGD.50 Selain itu, inaktivasi BEI tidak memengaruhi antigenisitas loop GH.20,51 Inaktivasi BEI, arsitektur virion yang diawetkan, dan reseptor mendukung internalisasi virus ke dalam sel kultur, serta in vivo, dimediasi oleh pengenalan integrin,47,52,53 namun, kuantifikasi keseluruhan virus menunjukkan hasil yang minimal dibandingkan dengan formalin inaktivasi (65–71,6 persen), sedangkan inaktivasi BEI 44,2 persen.49

Pelepasan FMDV tipe C secara berurutan dari babi dan marmut, dan dipertahankan pada babi dan tikus menyusui, menghasilkan penggantian asam amino (I2483T dalam 2C, Q443R dalam 3A, dan L1473P dalam VP1). Asam amino yang diganti (L1473P), di sebelah motif RGD yang mengikat integrin, menghapuskan pertumbuhan virus dalam garis sel yang berbeda dan mengubah antigenisitasnya.47 Studi lain yang dilakukan oleh Burman et al20 mengungkapkan bahwa perubahan asam amino tunggal pada RGD plus 1 dan RGD plus 4 situs menghambat perlekatan virus dan infeksi difasilitasi oleh v 6 atau v 8, tetapi virus menggunakan v 3 untuk perlekatan sel. Penggantian dengan metionin atau arginin pada tempat pengikatan merupakan penghambat yang efektif untuk v 6. Dua residu leusin pada titik RGD plus 1 dan RGD plus 4 menstabilkan pengikatan yang bergantung pada struktur segera C terminal ke RGD.20,54 Pengikatan tahan EDTA untuk v 6 adalah ciri khas, dan kompleks stabil dengan reseptor selulernya diantisipasi untuk menghasilkan tingkat penularan tinggi FMDV yang cukup besar.21

Substitusi alanin dengan leusin pada posisi pertama dan keempat di situs RGD plus 1 dan RGD plus 4 mengakibatkan penghambatan pengikatan virus dan perlekatan virus ke v 6 atau v 8. Namun, virus memanfaatkan v 3 untuk masuknya sel.20 Sedangkan strain yang diadaptasi dengan kultur sel menggunakan heparan sulfate proteoglycans (HSPG) sebagai reseptor alternatif. Konfirmasi ektodomain mereka dan keadaan integrin yang mengikat ligan merupakan faktor penting bagi tropisme untuk virus.54

Virus pengikat heparan sulfat menginternalisasi DC secara efektif tetapi tidak menghadirkan antigen ke limfosit, menginduksi respons IgG spesifik FMDV.55 Hasil ini menunjukkan bahwa internalisasi DC FMDV paling efisien untuk virus vaksin dengan kapasitas pengikatan HS, tetapi pengikatan HS bukanlah persyaratan eksklusif.

Tekanan selektif yang diberikan oleh respon imun humoral inang memiliki peran penting dalam pemilihan dan stabilisasi varian FMDV antigenik, yang menghasilkan perubahan dalam tropisme sel. Secara in vitro, tes mengungkapkan bahwa bagian paralel FMDV di hadapan sera homolog sub-penetral menghasilkan pemeliharaan mutan.56 Namun, propagasi FMD tipe A24 yang mengandung urutan SGD di situs pengikatan reseptor sel diinokulasi pada sapi. , virus tumbuh buruk dalam sel BHK-21 dan urutannya dipertahankan secara stabil selama perbanyakan dalam sel BHK-21 yang mengekspresikan integrin V 6 sapi (BHK3 V 6), serta pada ternak yang diinokulasi dan kontak secara eksperimental .56

Dari dua rantai transmisi independen pada sapi, terdapat perubahan genomik akibat pasase berurutan pada galur FMDV yang diadaptasi sel (heparan sulfate binding) BHK. Varian tipe liar dengan mutasi asam amino pada VP1 356 dipilih dengan cepat untuk replikasi virus in vivo.57

Gen delesi mengkodekan protein NS yang tidak penting untuk replikasi virus in vitro adalah teknik alternatif untuk menghasilkan vaksin hidup yang dilemahkan. Namun, agar berguna sebagai vaksin, virus pembasmi ini harus tetap dapat bereplikasi pada hewan yang rentan. Keuntungan dari pendekatan ini, dibandingkan dengan metode pelemahan klasik, yang umumnya memperkenalkan mutasi pada sejumlah tempat yang terbatas, adalah bahwa risiko pengembalian ke virulensi berkurang secara signifikan58, dan protein NS adalah epitop sel-T yang kuat.59

Efeknya telah ditunjukkan pada strain vaksin FMDV yang dimodifikasi secara genetik dengan beberapa penggantian asam amino pada situs antigenik, dengan sifat pertumbuhan yang mirip dengan virus liar yang terbukti sepenuhnya melindungi hewan dari tantangan tetapi dengan kemampuan untuk bereplikasi secara in vitro.60

Vaksin FMD adjuvanted minyak ganda darurat menunjukkan penurunan viremia dan naungan virus dan tidak menunjukkan tanda-tanda klinis. Ada deteksi konsisten IL-6, IL-8, dan IL-12 pada hewan yang divaksinasi.61 Sementara sitokin lain IL-1, IL-2, TNF , TGF, dan interferon tidak terdeteksi; ini menunjukkan bahwa vaksin tidak menginduksi respon inflamasi sistemik serta peningkatan aktivitas limfosit T sistemik, yang terkait dengan perlindungan jangka pendek terhadap PMK.61

IL manusia rekombinan-2 adalah penginduksi kekebalan humoral yang kuat dalam vaksin FMD model murine.62 Hewan yang divaksinasi tetap serokonversi positif selama 7-8 bulan dan tingkat sitokin sistemik (IL-6, IL{{5 }}, dan IL-12) meningkat setelah vaksinasi.63

Kapsid Viral Kosong

Kapsid virus kosong, juga dikenal sebagai partikel mirip virus (VLP), terdiri dari seluruh repertoar situs imunogenik yang ditemukan pada virus utuh tetapi kekurangan asam nukleat menular dan melibatkan kloning genom virus yang penting untuk sintesis, pemrosesan, dan perakitan virus. protein struktural menjadi kapsid virus kosong (gen pengkode P1-2A dan 3Cpro; Gambar 1).64 Kapsid kosong secara alami diproduksi secara in vitro dalam kultur sel, secara antigen serupa, dan bersifat imunogenik.65

Penggunaan vaksin kapsid kosong adalah kandidat yang menjanjikan karena menghindari penggunaan virus dalam produksi vaksin dan mempertahankan konformasi epitop.45 Selain itu, tidak ada risiko pembalikan virus dan rekombinasi dengan galur liar. Sel mamalia penumbuh suspensi bebas serum telah digunakan untuk ekspresi gen transien (TGE) dari kapsid kosong rekombinan FMDV.66 Identifikasi vaksinasi dari hewan yang terinfeksi atau sembuh mudah menggunakan teknologi yang tersedia saat ini.67–69

Vaksin Subunit

Vaksin subunit mengandung antigen virus yang dipanen dengan ekstraksi kimia atau bio-ekspresi antigen non-virus dalam jumlah minimal dalam media kultur.70 Peneliti telah mengungkapkan bahwa VP1 adalah salah satu protein kapsid FMDV, yang memiliki paparan permukaan yang signifikan pada tahun 1970-an. , dan kemajuan terbaru dalam virologi struktural.71

Rekayasa genetika telah digunakan untuk memutasi bagian genom atau menghapus wilayah pengkode protein VP1 dalam upaya baru-baru ini untuk membuat vaksin yang dilemahkan. Menggunakan DNA rekombinan, virus dengan situs pengikatan reseptor RGD pada VP1 menghilangkan FMDV dibuat.72 Pada 7- hingga 10-tikus atau babi berumur sehari, virus ini tidak dapat menempel pada sel dan tidak menginduksi infeksi.73

Protein kapsid VP1 dari FMDV dan daerah terminal karboksi VP1 memiliki loop GH yang sangat imunogenik, sesuai dengan epitop sel-B. Peptida yang disintesis secara kimia terdiri dari daerah (residu 141 hingga 158) dari protein pelapis virus (VP1) dari serotipe FMDV O telah memicu antibodi penawar tingkat tinggi dan melindungi sapi terhadap inokulasi virus menular intradermolingual,24 menunjukkan pentingnya G –H loop dalam menginduksi respon imun humoral. VP1 juga mengandung wilayah hipervariabel dan situs imunogenik; mengeksploitasi situs tersebut akan menjadi dasar untuk imunogenisitas yang luas.74

Penggabungan IFN sebagai adjuvant genetik mengakibatkan keterlambatan timbulnya tanda-tanda klinis dan timbulnya viremia.75 Baculovirus ulat sutera rekombinan, yang mengkode protease P1-2A dan 3C dari FMDV Asia 1, mampu menghasilkan antibodi spesifik pada hewan yang divaksinasi dan dilindungi setelah tantangan dengan virus homolog yang ganas, dan tanda-tanda klinis berkurang dan tertunda.64

Dosis tunggal adenovirus 5 (Ad5) yang cacat yang mengandung P1 dan wilayah pengkodean 3C dari FMDV serotipe A (Ad5A24) diinduksi, menetralkan antibodi dan melindungi babi terhadap tantangan homolog.76 Namun, efek pada lengan imun seluler tidak diselidiki .

Untuk virus vaccinia dan ekspresi kapsid kosong serotipe A yang digerakkan oleh baculovirus; mengandung mutasi yang dirancang secara rasional, stabilitas ditingkatkan dalam sel eukariotik.77 Metode untuk menghasilkan antigen vaksin ini memiliki beberapa manfaat prospektif dibandingkan teknologi saat ini dalam hal biaya produksi, risiko infeksi, dan vaksin termotoleran.45

Vektor manusia adenovirus tipe 5 yang mengekspresikan protein kapsid (P1-2A dan protease 3C virus yang bermutasi) memberikan kekebalan humoral, seluler, dan mukosa yang signifikan yang ditimbulkan pada tikus BALB/c. Vaksinasi babi guinea menimbulkan antibodi penetral yang substansial dan antibodi imunoglobulin A (IgA) anti-FMDV dengan perlindungan 100 persen terhadap babi guinea terhadap tantangan.78

Rekombinan canine adenovirus tipe 2 (CAV2) yang mengekspresikan protein kapsid (P1/3C) (Gambar 1) mampu memicu respon imun humoral yang kuat pada marmut. Namun, protein VP1 pengekspres adenovirus tipe 2 (CAV2) anjing tidak menimbulkan respons antibodi yang berkelanjutan pada marmut atau tikus.79

Babi yang divaksinasi dengan Adenovirus 5 dengan pengkodean penambah sitomegalovirus A24-2B (Ad5-CI- A24-2BC) membentuk respons antibodi penawar puncak sebesar 7–14 dpv dan menghasilkan produksi IgM yang lebih tinggi pada 7 dpi.14 Promotor sitomegalovirus yang dimodifikasi meningkatkan kemanjuran vektor dan maju untuk meningkatkan infeksi sel dalam kultur sel, kelompok yang menerima vaksin benar-benar terlindungi setelah tantangan.14

Inokulasi intramuskular mencit dengan rekombinan, protein kapsid rekombinan baculovirus FMDV yang dikloning dengan penambah awal segera sitomegalovirus sebagai promotor (CMV-IE), dan wilayah pengkodean imunogen sel-T dengan epitop sel-T, secara efektif menginduksi antibodi penawar dan interferon gamma ( IFN- ).80 P1- 2A dan wilayah pengkodean 3C FMD serotipe A yang diekspresikan dalam kepompong ulat sutera (Bombyx mori) mampu menginduksi titer antibodi spesifik yang tinggi dan sepenuhnya terlindungi dari tantangan virus homolog yang mematikan.81

Sistem peptida antigenik multipel sangat imunogenik dibandingkan dengan peptida linier tunggal antigen vaksin FMD.82 Peptida dendrimer sintetik, yang memiliki dua salinan situs antigenik sel B antigenik FMDV utama [VP1 (140–158)], terkait secara kovalen ke situs antigenik sel T heterotipik dari protein non-struktural 3A [3A (21–35)], telah terbukti melindungi babi dari tantangan virus.83 Dendrimer peptida mereproduksi FMDV 3A heterotipik dan sangat terkonservasi (21–35) Epitop sel-T juga meningkatkan antibodi penawar dan tanggapan IFN-.84 Pada 70 persen babi yang divaksinasi B2T, perlindungan penuh – tidak ada tanda klinis penyakit – diamati pada tantangan virus pada hari ke 25 pasca imunisasi.84

Vaksin DNA

Encephalomyocarditis virus (EMCV) internal ribosome entry site (IRES) telah dihapus dan gen L, yang terlibat dalam penutupan sel oleh proteolisis eIF46,85 telah dihapus dan EMCV IRES, yang telah terbukti meningkatkan efisiensi ekspresi, telah telah disisipkan di bagian hulu sekuens P1.86 Pengkodean vaksin DNA P1-2A dan GM-CSF sebagai antibodi spesifik dan penawar FMDV kuat yang diinduksi ajuvan, serta memperkuat sitokin IL-8 dan produksi IFN pada babi.87

Vaksin DNA berdasarkan gen mini virus yang sesuai dengan tiga epitop FMDV sel B dan T utama dari VP1 (urutan asam amino 133–156)-3A (urutan asam amino 11–40) dan VP4 (20–34) melindungi tikus, dengan tidak adanya antibodi spesifik pada saat tantangan.88

Pemberian vaksin DNA FMDV secara intranasal; menggunakan kitosan sebagai kendaraan pengiriman dan IL-15 sebagai adjuvant molekuler, telah menginduksi respon imun mukosa dan sistemik dengan peningkatan cell-mediated immunity (CMI), seperti yang ditunjukkan oleh tingkat proliferasi sel T yang lebih tinggi, respon CTL, dan ekspresi IFN- pada sel T CD4 plus dan CD8 plus. 73

Tikus yang divaksinasi dengan plasmid yang mengekspresikan VP1 dan IL9 sebagai adjuvan genetik dan dengan mekanisme anti-apoptosis yang dipicu, telah mengembangkan respons humoral yang kuat, tingkat IFN- dan perforin yang tinggi dalam CD8 plus sel T, tetapi tidak dengan IL{{6} } dalam sel-T ini. IL-9 meningkatkan regulasi ekspresi gen Beclin dan mencegah apoptosis sel-T.89

Studi lain mengungkapkan bahwa vaksin DNA VP1 yang mengekspresikan interleukin-6 dan IFN- yang digunakan sebagai adjuvan molekuler telah meningkatkan respons yang diperantarai sel spesifik-antigen. Ini juga menginduksi titer IgG2a/IgG1, IFN-, IL-4, dan pematangan sel dendritik yang tinggi.90

Menggunakan IL-2 sebagai pembantu genetik dalam pengkodean vaksin DNA, dua epitop FMDV VP1 (residu asam amino 141–160 dan 200–213) yang terdiri dari banyak epitop harus menghasilkan proliferasi sel-T dan antibodi penawar terhadap FMD pada babi menggunakan IL-2 sebagai adjuvant genetik.91,92

Babi yang diimunisasi dengan pengkodean plasmid vaksin DNA anti-FMDV P1-2A3C3D dan 'faktor pengaktif sel-B milik keluarga TNF' (BAFF) yang mengekspresikan plasmid babi mendorong aktivasi maturasi sel-B dan pergantian kelas imunoglobulin.93

Vaksin DNA berbasis replika dengan peningkatan reguler menawarkan strategi vaksin yang efisien melawan PMK.94 Penggabungan target antigenik yang berbeda dalam vaksin DNA adalah cara sempurna untuk membuat koktail antigen dalam satu formulasi vaksin. Tikus yang diimunisasi dengan tiga plasmid yang mengkode antigen virus penyakit mulut dan kuku (FMDV), virus pseudorabies (PRV), dan virus demam babi klasik (CSFV) telah menunjukkan hasil yang menjanjikan.95

Inokulasi intramuskular babi guinea dengan plasmid DNA yang mengekspresikan FMDV yang mengandung urutan sinyal dari gen IgG babi yang diinokulasi menunjukkan respons antibodi penawar dan proliferasi sel limpa meningkat setelah pemacuan, tetapi hewan tidak terlindungi dari tantangan virus.96

Pengkodean vaksin DNA epitop sel-T dan epitop sel-B dari situs 135–167 VP1 dan situs 1 mencakup wilayah 141–160 (G–H loop) dan terminal karboksil VP1 dari FMDV tipe O telah menimbulkan respons imun seluler yang kuat seperti yang diamati menggunakan uji proliferasi sel-T.97

Pengiriman intranasal dari vaksin DNA FMDV yang mengkode protein kapsid, Cationic PLGA (poly(lactide-co-glycolide) sebagai kendaraan, dan bovine IL-6 sebagai adjuvant genetik telah menunjukkan peningkatan respon imun mukosa dan sistemik pada hewan yang divaksinasi.98

Vaksin DNA yang mengekspresikan protein kapsid (P1-2A, 3C, dan 3D) dengan pGM-CSF dan diperkuat dengan antigen FMDV yang tidak aktif menunjukkan tingkat reaktivitas lintas serotipe yang substansial pada babi yang divaksinasi. Tingkat reaktivitas lintas-serotipe yang signifikan dilaporkan terhadap A, C, dan Asia1 dalam uji netralisasi virus dan ELISA.99 Namun, vaksin DNA yang mengekspresikan protein VP1 dan memproduksi RNA antisense yang ditargetkan pada 5ʹUTR dari FMDV menginduksi respons imun spesifik pada vaksin yang divaksinasi. tikus.72

Vaksin DNA yang mengekspresikan VP1 bersama dengan IL-15 (ajuvan molekuler) meningkatkan IgA yang disekresikan mukosa dan IgG serum dan imunitas yang dimediasi sel (CMI), sebagaimana dibuktikan dengan tingkat proliferasi sel T spesifik antigen yang lebih tinggi, limfosit T sitotoksik (CTL), dan ekspresi IFN- yang lebih tinggi pada sel T CD4 plus dan CD8 plus yang menginformasikan situs limpa dan mukosa.73

Vaksin rekombinan dibuat dengan menggabungkan kembali superfamili Ig inang dan epitop virus telah meningkatkan respons imun humoral dan seluler hewan yang divaksinasi. Vaksin RNA adalah pengalih kelas IgG yang kuat, selain itu, titer IgM yang tinggi juga telah diamati pada tikus yang divaksinasi.100 DNA Plasmid yang mengandung epitop FMDV memiliki distribusi jaringan yang ideal pada tikus.101

Tantangan dalam Induksi Kekebalan Tahan Lama

Ada perubahan yang signifikan dari subpopulasi limfosit T, kompetensi fungsional, dan kelimpahan setelah infeksi dengan serotipe FMDV yang berbeda.102 Ada penurunan regulasi sel T boCD4 plus dan boCD8 plus hingga 48 jam pasca infeksi (pi). Namun, penurunan regulasi sel T boWC1 plus diamati hingga 48 hp dengan FMDV serotipe O. Limfosit dari hewan yang divaksinasi menunjukkan peningkatan regulasi yang signifikan dari boCD4 plus , boCD8 plus , dan sel T boWC1 plus setelah terpapar FMDV. 102

Setelah infeksi alami, ada peningkatan yang signifikan dalam ekspresi protein 3A-NS dalam limfosit yang berbeda pada perjalanan penyakit yang berbeda yang mengarah pada penekanan imun sementara sel T CD4 plus dan CD8 plus. 34

Penghancuran perdagangan protein inang oleh protein NS, terutama 3A, benar-benar terganggu, sehingga tidak menimbulkan tanggapan CD8 plus sel T,31 Karena CTL yang lemah, virus tetap bertahan pada hewan. Reseptor integrin memediasi apoptosis DC yang diturunkan dari sumsum tulang, menghambat imunitas bawaan inang.32 Fenomena penting lain yang mengganggu imunitas inang adalah Lbpro, domain yang sangat terkonservasi yang memainkan peran penting dengan menghambat ubiquitinasi molekul pensinyalan kunci dalam aktivasi tipe I Respons IFN seperti retinoic acid-inducible gene I (RIG-I), TANK-binding kinase 1 (TBK1), TNF receptor-associated factor 6 (TRAF6), dan TRAF3.103 Hal ini menurunkan tingkat inisiasi langsung dan dini IFN produk gen yang distimulasi mRNA dan IFN.102 Selanjutnya, 3Cpro memblokir transpor intra-Golgi dengan menurunkan protein yang diperlukan untuk transpor intra-Golgi.

Guzman et al33 dan Joshi et al34 menganalisis respons pengganti untuk pembunuhan CTL, seperti proliferasi atau produksi IFN oleh sel pengekspres CD8 yang dilaporkan tetapi banyak CD8 plus pengekspresian limfosit yang bukan CTL yang menghasilkan IFN , termasuk sel NK dan subset dari δ T -sel. 35–37,39,104

Aktivitas CTL yang dievaluasi 10 hari setelah tantangan dengan Ad5-FMDV-3C menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam aktivitas CTL 10 hari setelah tantangan dibandingkan dengan level boost, tetapi kembali ke level dasar 17 hari setelahnya tantangannya.17 Namun, upaya untuk mengevaluasi aktivitas CTL pada hari ke-4 gagal mendapatkan sel yang cukup. Ini karena limfopenia dan imunopatologi yang diinduksi oleh FMDV. Ada hubungan positif antara respons IFN- dan perlindungan yang diinduksi oleh vaksin selain penurunan persistensi jangka panjang dari virus PMK.38

Menurut Oh et al,38 CD4 plus sel-T adalah fenotipe multiplikasi utama dan sel penghasil IFN.

Terlepas dari serotipe FMDV, IFN- serum memuncak 2-3 hari setelah infeksi, limfopenia berhubungan dengan viremia puncak dan respons IFN- serum, dan jumlah sel dendritik plasmosit (pDC) yang bersirkulasi dan produksi IFN- pDC in vitro secara sementara turun setelah 48 jam. Terlepas dari serotipe FMDV yang disuntikkan atau usia hewan yang terkena, infeksi limfosit atau pDC tidak pernah ditemukan.39

Generasi IFN- dari monosit-derived DCs (MoDCs) dan skin-derived DCs (skin DCs) ditekan selama fase akut infeksi babi. Dampak ini terjadi bersamaan dengan peningkatan titer virus dalam darah, tetapi sel-sel ini tidak terinfeksi secara produktif. Menariknya, kapasitas DC ini untuk mengambil partikel dan memproses antigen tidak berubah, menunjukkan bahwa antigen tidak mempengaruhi kemampuannya untuk mengambil partikel dan memproses antigen.35

Kesimpulan

Berdasarkan literatur dan kesenjangan penelitian di atas, maka rekomendasi berikut ini diajukan. Internalisasi seluler, pola glikosilasi, presentasi antigen, dan mekanisme seleksi positif (pengembangan strain patogen) dari vaksin tradisional harus dipelajari. CD8 plus T CMI yang diinduksi vaksin memperkuat respons imun jangka panjang dan perlindungan silang. Ada peran reseptor sel T δ dalam patogenesis imun, persistensi, dan produksi CTL, yang harus dipelajari secara ekstensif. Protein rekombinan, di bawah penggunaan flow cytometer, dan ELISpot ELISA untuk analisis internalisasi partikel vaksin, presentasi antigen, dan penilaian cross-talk sel penyaji antigen.

Alat berbasis web baru harus dikembangkan yang akan menunjukkan efek rantai samping pada epitop sel B atau T. Penggunaan infeksi hewan model dan pengembangan vaksin serta uji kemanjuran harus dicari dengan jelas karena terdapat perbedaan reseptor integrin yang luar biasa pada hewan laboratorium, dan babi serta ruminansia juga ada. Estimasi komputasi epitop CTL selebar genom dengan mengintegrasikan alat penduga epitop dalam menghitung sejumlah besar sekuens virus dan evaluasi in vivo berikutnya memiliki keuntungan besar untuk menghasilkan vaksin dengan perlindungan jangka panjang dan kemampuan perlindungan silang.

Singkatan

3A, Protein non-struktural; Ad5, Adenovirus 5 Vektor; 3Cpro, protease 3C (protein non-struktural); BEI, Binary Ethylenemines; sel BHK, sel ginjal bayi hamster; CD4 plus , Faktor diferensiasi cluster empat positif; CD8 plus , Faktor diferensiasi cluster delapan positif; cDNA, DNA Pelengkap; CTL, sel T sitotoksik; DC, sel Dendritik; ELISA, Enzyme linked Immunosorbent assay; PMK, Penyakit Mulut dan Kuku; FMDV, Virus Penyakit Mulut dan Kuku; GM-CSF, Faktor perangsang Koloni Granulosit dan Monosit; IFN- , Interferon alfa; IFN- , Interferon gamma; Ig, imunoglobulin; IL, Interleukin; LTR, pengulangan terminal panjang; Sel NK, sel pembunuh alami; Protein NS, protein nonstruktural; P1-2A, Gen untuk prekursor protein struktural; P1-2A3C3D, prekursor protein struktural virus P1–2A dan protein nonstruktural 3C dan 3D; PBMC, mononukleasi darah tepi; RT-PCR, Membalikkan reaksi berantai polimerase transkripsi; SAT, Tipe Afrika Selatan; TGE, Ekspresi gen sementara; TGF, Faktor pertumbuhan tumor; TNF, Faktor nekrosis tumor; Sel Th, sel pembantu T; VP1, Protein virus 1; δ sel T, sel T gamma delta.

Pernyataan Berbagi Data

Data yang digunakan dalam ulasan ini bersifat sekunder dan disertakan dalam artikel.

Pengakuan

Saya sangat berterima kasih kepada kantor wakil presiden Riset dan Pengabdian Masyarakat Universitas Gondar yang telah memberikan bantuan materi dan dana. Saya juga berterima kasih kepada Fakultas Kedokteran Hewan dan Ilmu Hewan Universitas Gondar atas dukungan fasilitas tambahan.

Pendanaan

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Universitas Gondar, kantor wakil presiden Penelitian dan Pengabdian Masyarakat.

Penyingkapan

Penulis menyatakan bahwa tidak ada konflik kepentingan dalam karya ini.

Referensi

1. Kitching P, Hammond J, Jeggo M, dkk. Kontrol FMD global — apakah ini pilihan? Vaksin. 2007;25(30):5660–5664. doi:10.1016/j. vaksin.2006.10.052

2. Raza S, Siddique K, Rabbani M, dkk. Patogenesis mikroba dalam analisis silico dari empat protein struktural serotipe aphthovirus mengungkapkan epitop sel B dan T yang signifikan. Patog Mikrob. 2019;128 (Agustus 2018):254–262. doi:10.1016/j.micpath.2019.01.007

3. Arzt J, Belsham GJ. Penularan penyakit mulut dan kuku dari sapi pembawa yang terinfeksi terus-menerus ke sapi yang naif melalui transfer cairan orofaringeal. Dunia Dokter Hewan. 2018;3:318. doi:10.1128/ mSphere.00365-318

4. Arzt J, Pacheco JM, Stenfeldt C. Patogenesis virus penyakit kaki dan mulut yang ganas dan dilemahkan pada sapi. Dunia Dokter Hewan. 2017; 14:89. doi:10.1186/dtk12985-017-0758-759

5. Sobhy NM, Bayoumi YH, Mor SK, El-Zahar HI, Goyal SM. Wabah penyakit kaki dan mulut di Mesir: epidemiologi molekuler, evolusi, dan signifikansi prognostik biomarker jantung. Int J Vet Sci Med. 2018;6(1):22–30. doi:10.1016/j. hanya.2018.02.001

6. Senthilkumaran C, Yang M, Bittner H, dkk. Deteksi genom, antigen, dan antibodi dalam cairan mulut dari babi yang terinfeksi virus penyakit mulut dan kuku. Bisakah J Vet Res. 2017;81:82–90.

7. Palinski RM, Bertram MR. Urutan genom pertama virus penyakit kaki dan mulut serotipe O sublineage Ind2001e dari Vietnam Selatan. Pengumuman Sumber Daya Mikrobiol. 2019;8: e01424–18. doi:10.1128/mra.01424-1418

8. Pulido MR, Sobrino F, Borrego B, dkk. RNA virus penyakit kaki-dan-mulut yang dilemahkan membawa penghapusan di wilayah 3 'noncoding dapat menimbulkan kekebalan pada babi. J Virol. 2009;83(8):3475–85. doi:10.1128/JVI.01836-08

9. Saravanan P, Iqbal Z, Selvaraj DPR, Aparna M, Umapathi V. Perbandingan metode ekstraksi kimia untuk penentuan kandungan 146S dalam vaksin adjuvan minyak penyakit kaki dan mulut. Mikrobiol J Appl. 2019;1(Rueckert 1985):1–9. doi:10.1111/jam.14465

10. Jamal SM, Belsham GJ. Penyakit kaki dan mulut: dulu, sekarang dan masa depan. Dokter Hewan Res. 2013;44(1):1–14. doi:10.1186/1297-9716- 44-116

11. Robinson L, Knight-Jones TJ, Charleston B, dkk. Pemutakhiran penelitian penyakit mulut dan kuku global dan analisis kesenjangan: 7 - patogenesis dan biologi molekuler. Transbound Emerg Dis. 2016;63(1):63–71. doi:10.1111/tbed.12520

12. Sreenivasa BP, Mohapatra JK, Pauszek SJ, dkk. Adenovirus manusia rekombinan-5 yang mengekspresikan protein kapsid dari galur vaksin India dari virus penyakit kaki dan mulut memunculkan respons antibodi yang efektif pada sapi. Mikrobiol Dokter Hewan. 2017;203:196–201. doi:10.1016/ j.vetmic.2017.03.019

13. Neilan JG, Schutta C, Barrera J, dkk. Kemanjuran vaksin subunit virus penyakit kaki dan mulut vektor adenovirus serotipe vaksin pada sapi menggunakan model transmisi kontak langsung. Res Dokter Hewan BMC. 2018;14(1):1–9. doi:10.1186/dtk12917-018- 1582-1

14. Pena L, Pires M, Koster M, dkk. Pengiriman virus penyakit mulut dan kuku antigen subunit kapsid kosong dengan protein nonstruktural 2B meningkatkan perlindungan babi. Vaksin. 2008;26 (45):5689–5699. doi:10.1016/j.vaccine.2008.08.022

15. Barteling SJ, Cassim NI. Inaktivasi yang sangat cepat (dan aman) dari virus penyakit kaki dan mulut dan enterovirus dengan kombinasi etilenamina biner dan formaldehida. Dev Biol (Basel). 2004;119:449–455

16. Rweyemamu MM, Umehara O, Giorgi W, Medeiros R, Neto DL, Baltazar M. Pengaruh formaldehyde dan binary ethyleneimine (BEI) terhadap integritas kapsid virus penyakit mulut dan kuku. Pdt Sains Tek. 1989;8(3):747–764. doi:10.20506/rst.8.3.425

17. Patch JR, Kenney M, Pacheco JM, Grubman MJ, Golde WT. Karakterisasi fungsi limfosit T sitotoksik setelah infeksi dan vaksinasi virus penyakit mulut dan kuku. imunologi virus. 2013;26(4):239–249. doi:10.1089/vim.2013.0011

18. Rodriguez-Calvo T, Ojosnegros S, Sanz-Ramos M, Garcia-Arriaza J, Escarmis C, Domingo E, Sevilla N. Desain vaksin baru berdasarkan genom cacat yang menggabungkan fitur vaksin yang dilemahkan dan tidak aktif. PLoS Satu. 2010;5(4):1–11. doi:10.1371/journal.pone.0010414

19. Núñez JI, Baranowski E, Molina N, dkk. Substitusi asam pada protein nonstruktural 3A dapat memediasi adaptasi virus penyakit mulut dan kuku pada babi Guinea. J Virol. 2001.doi:10.1128/JVI.75.8.3977-3983.2001

20. Burman A, Clark S, Abrescia NGA, dkk. Spesifisitas loop VP1 GH virus penyakit mulut dan kuku untuk v6 integrin. J Virol. 2006;80(19):9798–9810. doi:10.1128/JVI.00577-06

21. Dicara D, Burman A, Clark S, dkk. Virus penyakit mulut dan kuku membentuk kompleks tahan EDTA yang sangat stabil dengan reseptor utamanya, integrin v 6: implikasi untuk penularan. J Virol. 2008;82(3):1537–1546. doi:10.1128/JVI.01480-07

22. Domingo E, Sheldon J, Perales C, dkk. Evolusi quasispecies virus. Microbiol Mol Biol Rev. 2012;76(2):159–216. doi:10.1128/MMBR.05023-11

23. Mckenna TS, Lubroth J, Rieder E, dkk. Virus penyakit kaki dan mulut (PMK) yang mengikat situs pengikat reseptor melindungi sapi dari PMK. J Virol. 1995;69(9):5787–5790. doi:10.1128/ jvi.69.9.5787-5790.1995

24. Dimarchi R, Brooke G, Gale C, Cracknell V, Doel T, Mowat N. Perlindungan Ternak Terhadap Penyakit Kaki dan Mulut oleh Peptida Sintetis. Sains. 1986; 232:639–641. doi:10.1126/science.3008333

25. Gómez N, Salinas J, Escribano JM, dkk. Respon imun protektif terhadap virus penyakit mulut dan kuku dengan VP1 diekspresikan pada tanaman transgenik Respon imun protektif terhadap virus penyakit mulut dan kuku dengan VP1 diekspresikan pada tanaman transgenik. J Virol. 1998;72:2–5.

For more information:1950477648nn@gmail.com