Published July 10, 2024
| Version v1
Publication
Anti-hemagglutinin monomeric nanobody provides prophylactic immunity against H1 subtype influenza A viruses
Creators
- 1. National Agricultural Technology Institute
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. Buenos Aires Institute of Technology
- 4. University of Georgia
- 5. Administración Nacional de Laboratorios e Institutos de Salud
Description
Influenza viruses constitute a major threat to human health globally. The viral surface glycoprotein hemagglutinin (HA) is the immunodominant antigen, contains the site for binding to the cellular receptor (RBS), and it is the major target of neutralizing antibody responses post-infection. We developed llama-derived single chain antibody fragments (VHHs) specific for type A influenza virus. Four VHHs were identified and further characterized. VHH D81 bound residues in the proximity of the C-terminal region of HA1 of H1 and H5 subtypes, and showed weak neutralizing activity, whereas VHH B33 bound residues in the proximity of the N-terminal region of the HA's stem domain (HA2) of H1, H5, and H9 subtypes, and showed no neutralizing activity. Of most relevance, VHHs E13 and G41 recognized highly conserved conformational epitopes on the H1 HA's globular domain (HA1) and showed high virus neutralizing activity (ranging between 0.94 to 0.01μM), when tested against several human H1N1 isolates. Additionally, E13 displayed abrogated virus replication of a panel of H1N1 strains spanning over 80 years of antigenic drift and isolated from human, avian, and swine origin. Interestingly, E13 conferred protection in vivo at a dose as low as 0.05 mg/kg. Mice treated with E13 intranasally resulted in undetectable virus challenge loads in the lungs at day 4 post-challenge. The transfer of sterilizing pan-H1 immunity, by a dose in the range of micrograms given intranasally, is of major significance for a monomeric VHH and supports the further development of E13 as an immunotherapeutic agent for the mitigation of influenza infections.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تشكل فيروسات الأنفلونزا تهديدًا كبيرًا لصحة الإنسان على مستوى العالم. البروتين السكري السطحي الفيروسي هيماغلوتينين (HA) هو المستضد المناعي السائد، ويحتوي على موقع للارتباط بالمستقبل الخلوي (RBS)، وهو الهدف الرئيسي لتحييد استجابات الأجسام المضادة بعد العدوى. طورنا شظايا أجسام مضادة من سلسلة واحدة مشتقة من اللاما (VHHs) خاصة بفيروس الأنفلونزا من النوع A. تم تحديد أربعة منازل منزلية كبيرة وتميزها بشكل أكبر. البقايا المرتبطة بـ VHH D81 بالقرب من المنطقة الطرفية C من HA1 من الأنواع الفرعية H1 و H5، وأظهرت نشاطًا معادلًا ضعيفًا، في حين أن البقايا المرتبطة بـ VHH B33 بالقرب من المنطقة الطرفية N من نطاق جذع HA (HA2) من الأنواع الفرعية H1 و H5 و H9، ولم تظهر أي نشاط معادل. الأكثر أهمية، تعرفت VHHs E13 و G41 على الحواتم التكوينية المحفوظة للغاية في المجال الكروي H1 HA (HA1) وأظهرت نشاطًا عاليًا لتحييد الفيروسات (يتراوح بين 0.94 إلى 0.01ميكرومتر)، عند اختبارها ضد العديد من عزلات H1N1 البشرية. بالإضافة إلى ذلك، أظهر E13 تكاثر فيروس تم إبطاله لمجموعة من سلالات H1N1 التي تمتد لأكثر من 80 عامًا من الانجراف المستضدي ومعزولة عن أصل الإنسان والطيور والخنازير. ومن المثير للاهتمام أن E13 منح الحماية في الجسم الحي بجرعة منخفضة تصل إلى 0.05 مجم/كجم. أدت الفئران التي عولجت بـ E13 عن طريق الأنف إلى أحمال تحدي فيروس لا يمكن اكتشافها في الرئتين في اليوم الرابع بعد التحدي. إن نقل مناعة عموم H1 المعقمة، بجرعة في نطاق الميكروغرامات المعطاة عن طريق الأنف، له أهمية كبيرة بالنسبة لـ VHH أحادي ويدعم مواصلة تطوير E13 كعامل علاجي مناعي للتخفيف من عدوى الأنفلونزا.Translated Description (French)
Les virus grippaux constituent une menace majeure pour la santé humaine dans le monde. L'hémagglutinine (HA) de la glycoprotéine de surface virale est l'antigène immunodominant, contient le site de liaison au récepteur cellulaire (RBS) et est la principale cible des réponses anticorps neutralisantes post-infection. Nous avons développé des fragments d'anticorps monocaténaires (VHH) dérivés du lama spécifiques du virus de la grippe de type A. Quatre VHH ont été identifiés et caractérisés. VHH D81 a fixé des résidus à proximité de la région C-terminale de HA1 des sous-types H1 et H5, et a montré une faible activité neutralisante, tandis que VHH B33 a fixé des résidus à proximité de la région N-terminale du domaine souche de HA (HA2) des sous-types H1, H5 et H9, et n'a montré aucune activité neutralisante. De manière particulièrement pertinente, les VHH E13 et G41 ont reconnu des épitopes conformationnels hautement conservés sur le domaine globulaire de l'HA H1 (HA1) et ont montré une activité neutralisante élevée du virus (allant de 0,94 à 0,01μM), lorsqu'ils ont été testés contre plusieurs isolats humains de H1N1. De plus, E13 présentait une réplication virale abrogée d'un panel de souches H1N1 couvrant plus de 80 ans de dérive antigénique et isolées d'origine humaine, aviaire et porcine. Fait intéressant, l'E13 confère une protection in vivo à une dose aussi faible que 0,05 mg/kg. Les souris traitées avec E13 par voie intranasale ont entraîné des charges de provocation virale indétectables dans les poumons au jour 4 après la provocation. Le transfert de l'immunité stérilisante pan-H1, par une dose de l'ordre de microgrammes administrée par voie intranasale, est d'une importance majeure pour un VHH monomère et soutient le développement ultérieur de l'E13 en tant qu'agent immunothérapeutique pour l'atténuation des infections grippales.Translated Description (Spanish)
Los virus de la gripe constituyen una gran amenaza para la salud humana a nivel mundial. La glucoproteína de superficie viral hemaglutinina (HA) es el antígeno inmunodominante, contiene el sitio para la unión al receptor celular (RBS) y es el objetivo principal de las respuestas de anticuerpos neutralizantes después de la infección. Desarrollamos fragmentos de anticuerpos monocatenarios (VHH) derivados de llama específicos para el virus de la gripe tipo A. Se identificaron y caracterizaron adicionalmente cuatro VHH. VHH D81 se unió a residuos en la proximidad de la región C-terminal de HA1 de los subtipos H1 y H5, y mostró una actividad neutralizante débil, mientras que VHH B33 se unió a residuos en la proximidad de la región N-terminal del dominio tallo de HA (HA2) de los subtipos H1, H5 y H9, y no mostró actividad neutralizante. De mayor relevancia, los VHH E13 y G41 reconocieron epítopos conformacionales altamente conservados en el dominio globular de HA de H1 (HA1) y mostraron una alta actividad neutralizante de virus (que varía entre 0,94 y 0,01μM), cuando se probaron contra varios aislados de H1N1 humano. Además, E13 mostró replicación de virus anulada de un panel de cepas H1N1 que abarca más de 80 años de deriva antigénica y aislado de origen humano, aviar y porcino. Curiosamente, E13 confirió protección in vivo a una dosis tan baja como 0.05 mg/kg. Los ratones tratados con E13 por vía intranasal dieron como resultado cargas de exposición al virus indetectables en los pulmones el día 4 después de la exposición. La transferencia de inmunidad pan-H1 esterilizante, por una dosis en el rango de microgramos administrados por vía intranasal, es de gran importancia para un VHH monomérico y apoya el desarrollo posterior de E13 como agente inmunoterapéutico para la mitigación de las infecciones por influenza.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- يوفر الجسم النانوي الأحادي المضاد للهيموغلوتينين مناعة وقائية ضد فيروسات الأنفلونزا من النوع الفرعي H1 A
- Translated title (French)
- Le nanocorps monomère anti-hémagglutinine offre une immunité prophylactique contre les virus de la grippe A de sous-type H1
- Translated title (Spanish)
- El nanocuerpo monomérico antihemaglutinina proporciona inmunidad profiláctica contra los virus de la influenza A del subtipo H1
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4400489812
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0301664
References
- https://openalex.org/W1967283148
- https://openalex.org/W1979139661
- https://openalex.org/W2002718092
- https://openalex.org/W2009296046
- https://openalex.org/W2025827008
- https://openalex.org/W2027992218
- https://openalex.org/W2061630423
- https://openalex.org/W2062740562
- https://openalex.org/W2071644795
- https://openalex.org/W2080103729
- https://openalex.org/W2087045223
- https://openalex.org/W2087149356
- https://openalex.org/W2100355920
- https://openalex.org/W2100397924
- https://openalex.org/W2132629607
- https://openalex.org/W2133106116
- https://openalex.org/W2135858175
- https://openalex.org/W2140717211
- https://openalex.org/W2157116486
- https://openalex.org/W2162208412
- https://openalex.org/W2190300929
- https://openalex.org/W2256756668
- https://openalex.org/W2283062553
- https://openalex.org/W2572080171
- https://openalex.org/W2676284908
- https://openalex.org/W2738653531
- https://openalex.org/W2804822363
- https://openalex.org/W2887371481
- https://openalex.org/W2898721059
- https://openalex.org/W2932112383
- https://openalex.org/W3019110159
- https://openalex.org/W3032197656
- https://openalex.org/W3125614524
- https://openalex.org/W3127543818
- https://openalex.org/W3128882017
- https://openalex.org/W3129745840
- https://openalex.org/W3171888750
- https://openalex.org/W4230654908
- https://openalex.org/W4283769279
- https://openalex.org/W4308875822