Enkel-keten antilichamen (VHHs, single-domain antibodies) zijn uitstekende hulpmiddelen voor kwaliteitscontrole van mond- en klauwzeer (MKZ) vaccins. Om het mechanisme hierachter bloot te leggen, brachten onderzoekers van Wageningen Bioveterinary Research (WBVR) de locaties op het MKZ virusdeeltje in kaart waar twee VHHs binden die alleen intact virus herkennen.
Uit het WBVR-onderzoek bleek dat de VHH-bindingsplaatsen zich bevinden op de 12S-pentameren die het intacte 146S-virusdeeltje vormen. Waarschijnlijk wordt de VHH-binding aan losse 12S-pentameren geremd door een verandering in de 3-dimensionale structuur van het 12S-pentameer als dat niet meer is gebonden aan andere 12S-pentameren in een intact 146S-virusdeeltje.
“Deze informatie is belangrijk om de kwaliteitscontrole van MKZ-vaccins verder te optimaliseren en de immunogeniciteit van toekomstige vaccins te verbeteren”, zegt Michiel Harmsen, onderzoeker bij WBVR.
Vaccins voor MKZ
Mond- en klauwzeer (MKZ) treft evenhoevige dieren. De ziekte veroorzaakt nog steeds veel economische verliezen, met name in Azië en Afrika. Vaccinatie van vatbare dieren in landen waar de ziekte endemisch is, is een belangrijke maatregel om MKZ tebestrijden.
Tot nu toe wordt het MKZ-vaccin voornamelijk geproduceerd als geïnactiveerde authentieke (146S) viruscapsiden. Er worden nieuwe vaccins ontwikkeld op basis van virusachtige deeltjes die het RNA-genoom missen. Om een goede immuunreactie op te wekken, is het belangrijk dat de capsiden van deze nieuwe vaccins vergelijkbaar zijn met intacte 146S-virionen. Wanneer 146S-capsiden uiteenvallen, splitsen ze in 12S-pentameren. Deze pentameren hebben verminderde immunogeniciteit.
“Het verschil in beschermende respons tussen het volledige 146S- en het 12S-deeltje is meer dan 50 tegen 1. Dit benadrukt het belang van een betrouwbare kwaliteitscontrole van vaccins”, aldus Aldo Dekker, projectleider van het MKZ-onderzoek bij WBVR.
Antilichamen
Voor kwaliteitscontrole van vaccins kunnen monoklonale antilichamen worden gebruikt. “Het monoklonale antilichaam MAb 9 herkent met een grote mate van betrouwbaarheid 146S-deeltjes”, legt Harmsen uit. Inmiddels zijn enkel-keten antilichamen (VHHs) geïsoleerd om 146S-of 12S-deeltjes te herkennen. “In plaats van monoklonale antilichamen kunnen deze VHHs worden gebruikt voor de kwaliteitscontrole van het vaccin.” Onderzoek toont aan dat diverse specifieke VHHs verschillen in hun specificiteit voor 12S of het volledige virusdeeltje 146S. De onderzoekers verdiepten zich in de verklaring voor deze verschillen. Hun hypothese was dat de locatie van de VHH-binding, twee of meer 12S-pentameters zou verbinden.
Kartering
Analyse van het virus en de daaraan gebonden VHHs onthulde dat tenminste twee onafhankelijke antigene locaties verantwoordelijk zijn voor de 146S-deeltjesspecificiteit. Door de bindingsplaats aan het complete 146S-virusdeeltje met behulp van verschillende technieken meer verfijnd in kaart te brengen, toonden de onderzoekers aan dat de locatie van de VHH-binding niet op een positie lag die twee of meer 12S-pentameren met elkaar verbond. “Dit was tegen onze verwachtingen in”, zegt Dekker.
Eerder onderzoek naar MAb-bindingsplaatsen van het MKZ-virus werd voornamelijk gedaan met behulp van sequentieanalyse van virusmutaties. Daaruit bleek dat een aminozuur dicht bij de grens van twee naast elkaar gelegen 12S-structuren onderdeel was van de MAb bindingsplaats. Dat leidde tot de veronderstelling dat de verbinding van twee 12S-delen nodig was voor MAb binding.
Harmsen et al. gebruikten verschillende technieken waarbij het virus in oplossing bleef. Dit gaf nieuwe inzichten in de conformatie van het complete virus en zijn losse 12S-pentameren. “Ons werk toont aan dat MKZ-virusdeeltjes flexibeler zijn dan gedacht op basis van cryo EM of kristalstructuren.
De aanvullende kennis over deeltjesspecificiteit van de VHHs kan worden gebruikt om de vaccinproductie verder te optimaliseren en de immunogeniciteit te verbeteren”, concludeert Harmsen.
Bron: WUR
