O mapeamento de antígenos de norovírus humanos durante a infecção revela a amplitude da resposta imune humoral

npj Vaccines volume 8, Número do artigo: 87 (2023) Citar este artigo

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Os norovírus humanos (HuNoV) são a principal causa de gastroenterite aguda em todo o mundo. A resposta imune humoral desempenha um papel importante na eliminação de infecções por HuNoV e elucidar a paisagem antigênica do HuNoV durante uma infecção pode lançar luz sobre os alvos dos anticorpos para informar o design da vacina. Aqui, utilizamos a exibição de fagos assistida por Jun-Fos de uma biblioteca genômica do genogrupo GI.1 HuNoV e sequenciamento profundo para mapear simultaneamente os epítopos de anticorpos séricos de seis indivíduos infectados com GI.1 HuNoV. Encontramos epítopos únicos e comuns que foram amplamente distribuídos entre as proteínas não estruturais e a principal proteína do capsídeo. Perfis de epítopos recorrentes sugerem pegadas de anticorpos imunodominantes entre esses indivíduos. A análise dos soros coletados longitudinalmente de três indivíduos mostrou a presença de epítopos existentes nos soros pré-infecção, sugerindo que esses indivíduos tiveram infecções anteriores por HuNoV. No entanto, novos epítopos reconhecidos surgiram sete dias após a infecção. Esses novos sinais de epítopos persistiram 180 dias após a infecção, juntamente com os epítopos pré-infecção, sugerindo uma produção persistente de anticorpos que reconhecem epítopos de infecções anteriores e novas. Por fim, a análise de uma biblioteca de exibição de fagos genômicos do genótipo GII.4 com soros de três pessoas infectadas com o vírus GII.4 revelou epítopos que se sobrepunham aos identificados nas seleções de afinidade GI.1, sugerindo a presença de cruzamento GI.1/GII.4 -anticorpos reativos. Os resultados demonstram que a exibição genômica de fagos associada ao sequenciamento profundo pode caracterizar paisagens antigênicas de HuNoV de soros humanos policlonais complexos para revelar o tempo e a amplitude da resposta imune humoral humana à infecção.

Os norovírus humanos (HuNoVs) são a principal causa de casos esporádicos e surtos epidêmicos de gastroenterite, causando cerca de 200.000 mortes e representando uma carga econômica global de 60 bilhões de dólares a cada ano1,2,3. Os norovírus (NoVs) pertencem à família Caliciviridae e são classificados em 10 genogrupos (GI-GX) e 49 genótipos. Cinco genogrupos de NoV (I, II, IV, VIII e IX), que contêm 38 genótipos diferentes, são capazes de infectar humanos4. A extensa diversidade de sequências de HuNoVs leva ao escape imune, criando um obstáculo potencial no desenvolvimento de uma vacina amplamente protetora.

O genoma do NoV é um RNA de sentido positivo de fita simples com aproximadamente 7,5 quilobases (kb) de comprimento e é organizado em três quadros de leitura aberta (ORFs). ORF1 codifica uma grande poliproteína que é processada em seis proteínas não estruturais envolvidas na replicação viral, incluindo NS1/2 (p48), NS3 (nucleosídeo-trifosfatase ou NTPase), NS4 (p22), NS5 (VPg), NS6 (protease) e NS7 (RNA polimerase dependente de RNA, ou RdRp). ORF2 e ORF3 codificam as proteínas do capsídeo principal (VP1) e secundária (VP2), respectivamente. A principal proteína do capsídeo VP1 é composta por um braço N-terminal curto, um domínio shell (S) e um domínio saliente (P). O domínio S mantém a integridade do conjunto do capsídeo NoV. O domínio P se liga diretamente aos antígenos do grupo histo-sangue (HBGAs) para infectar células humanas5,6. O domínio P é ainda dividido em subdomínios P1 e P2, onde o subdomínio P2 é exposto na superfície externa e é altamente variável em sequência, facilitando a fuga de uma resposta de anticorpo7. A proteína menor do capsídeo VP2 se liga a um motivo conservado no domínio VP1 S. Sua função ainda não está clara, embora interaja com o RNA genômico viral no NoV8 murino.

A resposta imune humoral contra infecções por HuNoV desempenha um papel crítico na eliminação viral e na proteção contra infecções subsequentes6. Evidências sugerem que a imunidade humoral é mais eficaz e duradoura do que a imunidade de células T na eliminação de infecções por HuNoV9. Muitos epítopos de anticorpos monoclonais (mAb) para HuNoV foram identificados. Uma revisão recente resumiu mais de 70 estudos publicados delineando epítopos lineares e conformacionais, residindo principalmente em VP1, para 307 mAbs únicos9. Embora o mapeamento de epítopos em mAbs seja crítico para o design racional de vacinas, ele não pode capturar a totalidade da resposta imune humoral policlonal. Para obter uma compreensão abrangente da imunidade humoral contra infecções por norovírus, é necessária a identificação de epítopos em soros humanos policlonais. Trabalhos anteriores avaliaram soros humanos policlonais de indivíduos infectados por HuNoV e participantes de testes de vacinas e determinaram a presença de imunidade protetora e anticorpos de bloqueio de reação cruzada nessas duas coortes10,11,12,13,14,15. Os anticorpos bloqueadores de HBGA séricos aumentam após o desafio com HuNoV e infecções naturais10,11,12,14. Um estudo adicional examinou o repertório sorológico de soros pré e pós-imunizados de três participantes em um ensaio de vacina bivalente e identificou um anticorpo neutralizante amplamente protetor e seu epítopo de reação cruzada15. No entanto, o panorama antigênico abrangente do HuNoV permanece incompleto. Um mapa abrangente dos epítopos do HuNoV forneceria uma visão sistemática da resposta imune humoral durante a infecção pelo HuNoV. Esses mapas podem abordar questões como quais epítopos são reconhecidos durante uma infecção por HuNoV, se a paisagem antigênica do HuNoV difere de pessoa para pessoa, se a paisagem muda à medida que a infecção progride e se existem epítopos conservados e imunodominantes entre os HuNoVs.