Анализ иммунореактивности отдельных В-клеточных эпитопов антигена NS4a вируса гепатита С (Flaviviridae: Hepacivirus: Hepatitis С virus)

Статья в Elpub

Вопросы вирусологии. 2022; 67: 237-245

Анализ иммунореактивности отдельных В-клеточных эпитопов антигена NS4a вируса гепатита С (Flaviviridae: Hepacivirus: Hepatitis С virus)

Николаева Л. И., Белявцев А. Н., Шевченко Н. Г., Стучинская М. М.Д., Самохвалов Е. И., Дедова А. В., Сапронов Г. В., Шастина Н. С., Куприянов В. В.

https://doi.org/10.36233/0507-4088-115

Аннотация

Введение. Хронический гепатит С (ХГС) является распространённым инфекционным заболеванием, существенное ограничение которого ВОЗ связывает с применением новой высокоэффективной противовирусной терапии. Ранее в антигене NS4а вируса гепатита С (ВГС) были выявлены два В-клеточных эпитопа. Было показано, что антитела (АТ) в определенных титрах на протяженный С-концевой эпитоп (1687–1718 а.о.) предсказывают высокую вероятность достижения устойчивого вирусологического ответа (УВО) при стандартной терапии пегилированным интерфероном-α и рибавирином.
Цели работы – анализ иммунореактивности двух В-клеточных эпитопов (серединного и С-концевого) антигена NS4а и выявление возможной ассоциации АТ к ним с достижением УВО после стандартной интерферонотерапии и лечения препаратами прямого противовирусного действия (ПППД) – даклатасвиром и софосбувиром (велпанатом).
Материалы и методы. Исследованы образцы сывороток крови пациентов с ХГС (n = 113), из которых 55 участников получили стандартную интерферонотерапию, 50 – лечение велпанатом, остальным 8 терапия не проводилась. Серединный В-клеточный эпитоп (позиции 24–34 а.о.) NS4a синтезирован твёрдофазным методом, а С-концевой эпитоп (34–54 а.о.) получен генно-инженерным методом. Иммуноферментный анализ (ИФА) сывороток, собранных перед началом лечения, по двум выбранным эпитопам осуществляли согласно общепринятой методике.
Результаты. При анализе сывороток крови пациентов (n = 113) было установлено, что частота выявления антител к С-концевому эпитопу достоверно выше, чем к серединному (р = 0,01). В образцах сыворотки участников, завершивших стандартную интерферонотерапию, установлена ассоциация наличия АТ к С-концевому эпитопу с достижением УВО (р = 0,0245). В сыворотках крови участников, завершивших терапию велпанатом, тоже установлена ассоциация наличия АТ к С-концевому эпитопу с достижением УВО (р < 0,0001). Присутствие АТ к серединному В-эпитопу не было ассоциировано с достижением УВО независимо от применённой терапии.
Обсуждение. Обнаруженное различие в иммунореактивности двух В-клеточных детерминант может быть связано с локализацией ближайших Тh-эпитопов, с чувствительностью антигена NS4a к протеолитическим ферментам и с особенностями презентации эпитопов антигенпрезентирующими клетками. Однако надо отметить малую изученность иммунореактивности серединного В-эпитопа. Хотя ассоциация АТ к С-концевому эпитопу с достижением УВО показана несколькими научными коллективами, детальный молекулярный механизм их влияния на эффективность терапии неясен.
Заключение. При ХГС АТ на С-концевой эпитоп NS4a образуются достоверно чаще, чем к серединной детерминанте. Наличие антител к С-концевому эпитопу является прогностическим признаком большой вероятности достижения УВО независимо от вида терапии и титра антител.

Список литературы

1. Чуланов В.П., Пименов Н.Н., Мамонов Н.А., Сагалова О.И., Шестакова И.В., Покровский В.И. Хронический гепатит С как проблема здравоохранения России сегодня и завтра. Терапевтический архив. 2015; 87(11): 5–10. https://doi.org/10.17116/terarkh201587115-10

2. Daw M.A., El-Bouzedi A.A., Ahmed M.O., Dau A.A., Agnan M.M., Drah A.M. Geographic integration of hepatitis C virus: A global threat. World J. Virol. 2061; 5(4): 170–82. https://doi.org/10.5501/wjv.v5.i4.170

3. Petruzziello A., Marigliano S., Loquercio G., Cozzolono A., Cacciapuoti C. Global epidemiology of hepatitis C virus infection: An up-date of the distribution and circulation of hepatitis C virus genotypes. World J. Gastroenterol. 2016; 22(34): 7824–40. https://doi.org/10.3748/wjg.v22.i34.7824

4. Государственный доклад «О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2014 году». Москва; 2015.

5. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2020: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; с. 158. Доступно на: https://36.rospotrebnadzor.ru/documents/public-reports

6. Smith D.B., Bercher P., Bukh J., Gould E.A., Meyers G., Monath T., et al. Proposal update to the taxonomy of the genera Hepacivirus and Pegivirus within the Flaviviridae family. J. Gen. Virol. 2016; 97(11): 2894–907. https://doi.org/10.1099/jgv.0.000612

7. Catanese M.T., Uryu K., Kopp M., Edwards T., Andrus L., Rice W.J., et al. Ultrastructural analysis of hepatitis C virus particles. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2013; 110(23): 9505–10. https://doi.org/10.1073/pnas.1307527110

8. Smith D.B., Bukh J., Kuiken C., Muerhoff A.S., Rice C.M., Stapleton J., et al. Expanded classification of hepatitis C virus into 7 genotypes and 67 subtypes: updated criteria and genotype assignment wed resource. Hepatology. 2014; 59(1): 318–27. https://doi.org/10.1002/hep.26744

9. Borgia S.M., Hedskog C., Parhy B., Hyland R.H., Stamm L.M., Brainard D.M., et al. Identification of a novel hepatitis C virus genotype from Punjab, India: expanding classification of hepatitis C virus into 8 genotypes. J. Infect. Dis. 2018; 218(11): 1722–9. https://doi.org/10.1093/infdis/jiy401

10. Pereboeva L.A., Pereboev A.V., Morris G.E. Identification of antigenic sites on three hepatitis C virus proteins using phage-displayed peptide libraries. J. Med. Virol. 1998; 56(2): 105–11. https://doi.org/10.1002/(sici)1096-9071(199810)56:2<105::aid-jmv1>3.0.co;2-c

11. Chien D.Y., McFarland J., Tabrizi A., Kuo C., Houghton M., Kuo G. Distinct subtypes of hepatitis C virus defined by antibodies directed to the putative core, NS4, and NS5 region polypeptides. In: Nishioka N., Suzuki S., Mishiro S., Oda T., eds. Viral Hepatitis and Liver Disease. Tokyo: Springer-Verlag; 1994: 320-4.

12. Desombere I., Van Vlierberghe H., Weiland O., Hultgren C., Sällberg M., Quiroga J., et al. Serum levels of anti-NS4a and anti-NS5a predict treatment response of patients with chronic hepatitis C. J. Med. Virol. 2007; 79(6): 701–13. https://doi.org/10.1002/jmv.20846

13. Orlent H., Desombere I., Hansen B., Van Vlierberghe H., Haagmans B., De Knegt J., et al. Baseline anti-NS4a antibodies in combination with on-treatment quantitative HCV-RNA reliably identifies non responders to peginterferon-ribavirin combination therapy after 4 weeks of treatment. Eur. J. Gastroenterol. Hepatol. 2010; 22(12): 1443–8. https://doi.org/10.1097/MEG.0b013e32833ef6e3

14. Falada-Nwulia O., Suares-Cuervo C., Nelson D.R., Fried M.W., Segasl J.B., Sulkowski M.S. Oral direct-acting agent therapy for hepatitis C virus infection: a systematic review. Ann. Intern. Med. 2017; 166(9): 637–48. https://doi.org/10.7326/M16-2575

15. Mardanova E.S., Blokhina E.A., Tsybalova L.M., Peyret H., Lomonossoff G.P., Ravin N.V. Efficient transient expression of recombinant proteins in plants by the novel pEff vector based on the genome of Potato Virus X. Front. Plant Sci. 2017; 8: 247. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.00247

16. Белявцев А.Н., Мельникова М.В., Шевченко Н.Г., Сапро- нов Г.В., Вахренев Р.Г., Шастина Н.С., и др. Синтез и анализ свойств иммуногенного фрагмента полипептида NS4А вируса гепатита С. Биоорганическая химия. 2021; 47(3): 341–7. https://doi.org/10.31857/S0132342321030039

17. Ohno O., Mizokami M., Wu R.R., Saleh M.G., Ohba K., Orito E., et al. New hepatitis C virus (HCV) genotyping system that allows for identification of HCV genotypes 1a, 1b, 2a, 3a, 3b,4, 5a, and 6a. J. Clin. Microbiol. 1997; 35(1): 201–7. https://doi.org/10.1128/jcm.35.1.201-207.1997

18. Sanger F., Niclein S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977; 74(12): 5463–7. https://doi.org/10.1073/pnas.74.12.5463

19. Nikolaeva L.I., Blokhina N.P., Tsurikova N.N., Voronkova N.V., Miminoshvili M.I., Braginsky D.M., et al. Virus-specific antibody titres in different phases of hepatitis C virus infection. J. Viral. Hepat. 2002; 9(6): 429–37. https://doi.org/10.1046/j.1365-2893.2002.00369.x

20. Day C.L., Lauer G.M., Robbins G.K., McGovern B., Wurcel A.G., Gandhi R.T., et al. Broad specificity of virus-specific CD4+ T-helper-cell responses in resolved hepatitis C virus infection. J. Virol. 2002; 76(24): 12584–95. https://doi.org/10.1128/jvi.76.24.12584-12595.2002

21. Gerlach J.T., Ulsenheimer A., Gruener N.H., Jung M.C., Schraut W., Schirren C.A., et al. Minimal T-cell-stimulatory sequences and spectrum of HLA restriction of immunodominant CD4+ T-cell epitopes within hepatitis C virus NS3 and NS4 proteins. J. Virol. 2005; 79(19): 12425–33. https://doi.org/10.1128/JVI.79.19.12425-12433.2005

22. Sarwar M.T., Kausar H., Ijaz B., Ahmad W., Ansar M., Sumrin A., et al. NS4A as a marker of HCV history suggests that different HCV genotypes originally evolved from genotype 1b. Virol. J. 2011; 8: 317. https://doi.org/10.1186/1743-422X-8-317

23. Chang J.C., Seidel C., Ofenloch B., Jue D.L., Fields H.A., Khudyakov Y.E. Antigenic heterogeneity of the hepatitis C virus NS4 protein as modeled with synthetic peptides. Virology. 1999; 257(1): 177–90. https://doi.org/10.1006/viro.1999.9612

Problems of Virology. 2022; 67: 237-245

The analysis of immunoreactivity of individual B-cell epitopes of hepatitis C virus (Flaviviridae: Hepacivirus: Hepatitis С virus) NS4a antigen

Nikolaeva L. I., Belyavtsev A. N., Shevchenko N. G., Stuchinskaya M. D., Samokhvalov E. I., Dedova A. V., Sapronov G. V., Shastina N. S., Kuprianov V. V.

https://doi.org/10.36233/0507-4088-115

Abstract

Introduction. Chronic viral hepatitis C (CHC) is a ubiquitous infectious disease, a significant limitation of which WHO attributes to the use of a new highly effective antiviral therapy. Previously, two B-cell epitopes were identified in NS4a antigen of the hepatitis C virus (HCV). It was shown that certain titers of antibodies (ABs) to the extended C-terminal epitope (1687–1718 a.a.) can predict a high probability of achieving a sustained virological response (SVR) to standard therapy with pegylated interferon-α and ribavirin.
The aim of the work was to determine immunoreactivity of two B-cell epitopes (middle and C-terminal) of NS4a antigen, and to estimate a possible association of ABs to them with the achievement of SVR after standard interferon therapy and treatment with direct antiviral drugs (DAAs) daclatasvir and sofosbuvir (velpanat).
Materials and methods. Blood serum samples of patients with CHC (n = 113), of which 55 participants received standard interferon therapy, 50 received velpanate treatment, the remaining 8 received no therapy were examined. The middle B-cell epitope (positions 24–34 a.a.) of NS4a was synthesized by the solid-phase method, while the C-terminal epitope (34–54 a.a.) was obtained using genetically engineered techniques. Enzyme immunoassay (ELISA) testing of the sera collected before treatment was performed for the two selected epitopes according to the conventional methods.
Results. The antibodies to the C-terminal epitope were detected significantly more frequently than those to the middle one (p = 0.01) when analyzing the blood sera of patients (n = 113). The presence of ABs to the C-terminal epitope in the serum samples of participants who completed standard interferon therapy was associated with the achievement of SVR (p = 0.0245). In the blood sera of participants who completed therapy with velpanate, an association of the presence of ABs to the C-terminal epitope with the achievement of SVR was also established (p < 0.0001). The presence of ABs to the middle B epitope was not associated with the achievement of SVR, regardless of the therapy used.
Discussion. The observed difference in the immunoreactivity of the two B-cell determinants may be associated with the localization of the nearest Th-epitopes, the sensitivity of NS4a antigen to proteolytic enzymes, and the peculiarities of epitope presentation by antigen-presenting cells. However, it should be noted that the immunoreactivity of the middle B-epitope is poorly studied. Although the association of ABs to the C-terminal epitope with the achievement of SVR has been shown by several scientific teams, the detailed molecular mechanism of their influence on the effectiveness of therapy is unclear.
Conclusion. In CHC, ABs to the C-terminal epitope of NS4a are produced more frequently than those to the median epitope. The presence of ABs to the C-terminal epitope is a predictive marker of a high probability of achieving SVR, regardless of the type of therapy and antibody titer.

References

1. Chulanov V.P., Pimenov N.N., Mamonov N.A., Sagalova O.I., Shestakova I.V., Pokrovskii V.I. Khronicheskii gepatit S kak problema zdravookhraneniya Rossii segodnya i zavtra. Terapevticheskii arkhiv. 2015; 87(11): 5–10. https://doi.org/10.17116/terarkh201587115-10

4. Gosudarstvennyi doklad «O sostoyanii sanitarno-epidemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya v Rossiiskoi Federatsii v 2014 godu». Moskva; 2015.

5. O sostoyanii sanitarno-epidemiologicheskogo blagopoluchiya naseleniya v Rossiiskoi Federatsii v 2020: Gosudarstvennyi doklad. M.: Federal'naya sluzhba po nadzoru v sfere zashchity prav potrebitelei i blagopoluchiya cheloveka; s. 158. Dostupno na: https://36.rospotrebnadzor.ru/documents/public-reports

16. Belyavtsev A.N., Mel'nikova M.V., Shevchenko N.G., Sapro- nov G.V., Vakhrenev R.G., Shastina N.S., i dr. Sintez i analiz svoistv immunogennogo fragmenta polipeptida NS4A virusa gepatita S. Bioorganicheskaya khimiya. 2021; 47(3): 341–7. https://doi.org/10.31857/S0132342321030039

18. Sanger F., Niclein S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1977; 74(12): 5463–7. https://doi.org/10.1073/pnas.74.12.5463