В токсине пневмококка найден иммуногенный эпитоп

Авторы статьи, опубликованной в Immunity, идентифицировали высокоиммуногенный эпитоп для CD4+ Т-клеток из белка пневмококка Streptococcus pneumoniae — патогенной бактерии, вызывающей смертельно опасные пневмонии и менингиты. При этом естественная колонизация пневмококком слизистой оболочки носоглотки часто протекает бессимптомно и обычно происходит в течение первого года жизни.

Иммунный ответ, вызываемый вакцинами, основан на появлении антител против полисахаридов капсулы пневмококка, однако возникновение новых серотипов, против которых вакцины неэхффективны, становится проблемой. От пневмококковой инфекции ежегодно умирает более миллиона людей, в основном дети до 5 лет. Недавние исследования указывают на важную роль приобретенного естественным путем иммунитета против белков пневмококка, который может предотвратить различные проявления заболевания, причем независимо от серотипа.

Что касается клеточного иммунного ответа на бактериальные инфекции, сравнительно мало известно о распознавании бактериальных антигенов CD4+ Т-клетками. У мышей описан CD4+ T-клеточный ответ на пневмолизин (Ply) — фактор вирулентности пневмококка, цитолитический токсин. Более того, у мышей, не имеющих рецепторов главного комплекса гистосовместимости второго класса, MHC II (которые презентируют антигены CD4+ T-клеткам), бактериальная нагрузка в легких возрастала. Детоксифицированный мутантный Ply (dPly) рассматривался в качестве компонента вакцины против пневмококковых заболеваний.

Цитотоксин Ply принадлежит к большому семейству бактериальных порообразующих холестерин-зависимых цитолизинов (CDC), которые заякориваются в мембране эукариотических клеток через богатую триптофаном область — так называемую ундекапептидную петлю (ECTGLAWEWWR) и формируют трансмембранные поры, инициируя гибель клеток. Ундекапептидный регион консервативен во многих бактериальных цитолизинах.

Авторы статьи, опубликованной в Immunity, протестировали иммуногенность dPly на образцах мононуклеарных клеток периферической крови человека. В образцах 81% здоровых доноров (у 46 из 57) наблюдалась пролиферация иммунных клеток в ответ на dPly. Скрининг с использованием 18-аминокислотных пептидов белка показал, что область Ply427–444 активирует практически такой же пролиферативный ответ, как dPly. Этот пептид ECTGLAWEWWRTVYEKTD включал в себя ундекапептидную петлю и вызывал ответ CD4+ Т-клеток. Появление такого ответа у здоровых доноров говорит о том, что антиген презентируется множественными и/или очень распространенными аллотипами HLA II. В экспериментах с клонами CD4+ Т-клеток, где пролиферацию, вызванную токсином, ингибировали антителами к рецепторам презентирующих клеток, показали, что наибольшую роль играют рецепторы HLA-DPB1∗02 и (или) HLA-DPB1∗04.

Ученые синтезировали различные варианты пептида Ply427-444 — укороченные или включающие единичные замены аланинов и проверить влияние каждой модификации на иммуногенность. Как оказалось, наиболее важную роль играет область, богатая триптофаном (W).

Также авторы показали, что специфичные к ундекапептидной петле CD4 + T-клетки присутствуют у доноров, перенесших пневмококковую инфекцию, и формируют популяции памяти у здоровых доноров, вероятно, благодаря предшествующим контактам с S. pneumoniae.

Авторы получили кристаллическую структуру HLA-DP4-Ply_427–441 с разрешением 3,0 Å, а также его комплекса с Т-клеточными рецепторами. Было выявлено, что CD4 + Т-клетки, специфичные к эпитопу, экспрессируют разнообразные TCR.

CD4+ Т-клетки, активные против ундекапептидного региона dPly, успешно распознают иммуногенную область Ply дикого типа, в которой нет детоксифицирующей мутации. Более того, они могут распознавать соответствующий участок в цитолизинах других бактерий, даже таксономически далеких от пневмококка. В частности, сильный ответ был детектирован на синтетический пептид, имитирующий этот участок в белке клостридий.

«Идентификация Т-клеток, которые узнают широко встречающийся бактериальный мотив, используя Т-клеточные рецепторы, общие для людей с распространенными HLA, очень воодушевляет. Реагенты, созданные для этого исследования, теперь могут быть использованы для изучения групп пациентов, чтобы выяснить, насколько распространены эти общие TCR и как они связаны с иммунной защитой», — говорит соавтор работы доктор Кристин Ладелл (Университетская больница Уэльса, Кардифф).

Безвредные микробы носоглотки могут защитить маленьких детей от пневмококковой инфекции