stringtranslate.com

CpG олигодезоксинуклеотид

Различные классы ODN вызывают различные реакции в pDC и B-клетках. Класс A сильно стимулирует pDC и выработку IFNα. Класс B сильно стимулирует B-клетки и выработку антител. Класс C умеренно стимулирует оба типа клеток. Класс P вызывает реакцию, похожую на реакцию класса A, тогда как класс S конкурентно ингибирует реакцию.
Различные классы ODN вызывают различные реакции в pDC и B-клетках.

Олигодезоксинуклеотиды CpG (или CpG ODN ) представляют собой короткие одноцепочечные синтетические молекулы ДНК , которые содержат дезоксинуклеотид цитозинтрифосфата («C»), за которым следует дезоксинуклеотид гуанинтрифосфата (« G »). «P» относится к фосфодиэфирной связи между последовательными нуклеотидами, хотя некоторые ODN вместо этого имеют модифицированный фосфоротиоатный (PS) остов. Когда эти мотивы CpG неметилированы , они действуют как иммуностимуляторы . [1] Мотивы CpG считаются патоген-ассоциированными молекулярными паттернами ( PAMP ) из-за их обилия в микробных геномах, но их редкости в геномах позвоночных. [2] CpG PAMP распознается рецептором распознавания паттернов ( PRR ) Toll-подобным рецептором 9 ( TLR9 ), который конститутивно экспрессируется только в В-клетках и плазмацитоидных дендритных клетках (pDC) у людей и других высших приматов. [3]

История

С 1893 года было признано, что токсин Коли , смесь лизата бактериальных клеток, обладает иммуностимулирующими свойствами, которые могут замедлить прогрессирование некоторых карцином , [4] но только в 1983 году Токунага и др. специально определили бактериальную ДНК как основной компонент лизата, вызывающий ответ. [5] Затем, в 1995 году Криг и др. продемонстрировали, что мотив CpG в бактериальной ДНК отвечает за иммуностимулирующие эффекты, и разработали синтетический CpG ODN. [6] С тех пор синтетические CpG ODN стали объектом интенсивных исследований из-за вызываемого ими провоспалительного ответа I типа и их успешного использования в качестве адъювантов вакцин . [ необходима ссылка ]

Конструктивные особенности

Синтетические CpG ODN отличаются от микробной ДНК тем, что они имеют частично или полностью фосфоротиоированный (PS) остов вместо типичного фосфодиэфирного остова и поли-G-хвост на 3'-конце, 5'-конце или на обоих концах. Модификация PS защищает ODN от деградации нуклеазами, такими как ДНКаза в организме, а поли-G-хвост усиливает клеточное поглощение. [7] Поли-G-хвосты образуют межмолекулярные тетрады, которые приводят к высокомолекулярным агрегатам. Эти агрегаты отвечают за повышенную активность, которую придает поли-G-последовательность, а не сама последовательность. [8] Было показано, что многочисленные последовательности стимулируют TLR9 с вариациями в количестве и расположении димеров CpG, а также точных последовательностей оснований, фланкирующих димеры CpG. Это привело к созданию пяти неофициальных классов или категорий CpG ODN на основе их последовательности, вторичных структур и воздействия на мононуклеарные клетки периферической крови человека ( PBMC ). Пять классов — это класс A (тип D), класс B (тип K), класс C и класс P. [9] Важно отметить, что в процессе открытия «классы» были определены гораздо позже, когда стало очевидно, что ODN с определенными характеристиками вызывают определенные ответы. Из-за этого большинство ODN, упомянутых в литературе, используют номера (например, ODN 2006, ODN 2007, ODN 2216, ODN D35, ODN K3 и т. д.). Номера являются произвольными и получены в результате тестирования большого количества ODN с небольшими вариациями в попытках найти оптимальную последовательность. Кроме того, в некоторых работах будут даваться разные названия ранее описанным ODN, что еще больше усложняет соглашение об именовании. [ необходима цитата ]

Класс А

Один из первых ODN класса A, ODN 2216, был описан в 2001 году Кругом и др. [10] Этот класс ODN существенно отличался от ранее описанного ODN класса B (т. е. ODN 2006) тем, что он стимулировал выработку большого количества интерферонов типа I , наиболее важным из которых был IFNα, и индуцировал созревание плазмацитоидных дендритных клеток. ODN класса A также являются сильными активаторами NK-клеток посредством непрямой цитокиновой сигнализации.

Структурные особенности, определяющие ODN класса A:

ODN класса A обычно содержат от 7 до 10 PS-модифицированных оснований на одном или обоих концах, которые противостоят деградации нуклеазами и увеличивают долговечность ODN. Вышеуказанные правила строго определяют класс, но возможна изменчивость последовательности в пределах этих «правил». Следует также отметить, что изменения в последовательности повлияют на величину ответа. Например, внутренняя последовательность палиндрома может иметь длину от 4 до 8 пар оснований и различаться по порядку оснований, однако паттерн 5'- Pu Pu CG Pu Py CG Py Py-3' оказался наиболее активным по сравнению с несколькими другими последовательностями. Поли-G-хвост, обнаруженный на обоих концах цепи ДНК, может различаться по длине и даже по числу (тип D имеет поли-G-последовательность только на 3'-конце), но его присутствие имеет решающее значение для активности молекулы. [ необходима цитата ]

Класс Б

Krieg et al. были первыми, кто описал ODN класса B в 1995 году. [6] ODN класса B (т.е. ODN 2007) являются сильными стимуляторами созревания человеческих B-клеток и моноцитов. Они также стимулируют созревание pDC, но в меньшей степени, чем ODN класса A и очень небольшие количества IFNα. [ необходима цитата ]

Структурные особенности, определяющие ODN класса B:

Самые сильные ODN в этом классе имеют три 6-мерные последовательности. [11] B ODN широко изучались в качестве терапевтических агентов из-за их способности вызывать сильный гуморальный иммунный ответ, что делает их идеальными в качестве адъювантов вакцин .

Ссылки

  1. ^ Weiner GJ, Liu HM, Wooldridge JE, Dahle CE, Krieg AM (сентябрь 1997 г.). «Иммуностимулирующие олигодезоксинуклеотиды, содержащие мотив CpG, эффективны в качестве иммунных адъювантов при иммунизации опухолевыми антигенами». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 94 (20): 10833–7. Bibcode : 1997PNAS...9410833W. doi : 10.1073/pnas.94.20.10833 . PMC  23500. PMID  9380720 .
  2. ^ Бауэр С., Вагнер Х. (2002). «Бактериальная CpG-ДНК лицензирует TLR9». Члены семейства Toll-подобных рецепторов и их лиганды . Текущие темы микробиологии и иммунологии. Том 270. С. 145–54. doi :10.1007/978-3-642-59430-4_9. ISBN 978-3-642-63975-3. PMID  12467249.
  3. ^ Rothenfusser S, Tuma E, Endres S, Hartmann G (декабрь 2002 г.). «Плазмацитоидные дендритные клетки: ключ к CpG». Иммунология человека . 63 (12): 1111–9. doi :10.1016/S0198-8859(02)00749-8. PMID  12480254.
  4. ^ Coley WB (январь 1991 г.). «Лечение злокачественных опухолей повторными прививками рожи. С отчетом о десяти оригинальных случаях. 1893 г.». Клиническая ортопедия и смежные исследования (262): 3–11. doi :10.1097/00003086-199101000-00002. PMID  1984929.
  5. ^ Tokunaga T, Yamamoto H, Shimada S, Abe H, Fukuda T, Fujisawa Y, Furutani Y, Yano O, Kataoka T, Sudo T (апрель 1984 г.). «Противоопухолевая активность фракции дезоксирибонуклеиновой кислоты из Mycobacterium bovis BCG. I. Изоляция, физико-химическая характеристика и противоопухолевая активность». Журнал Национального института рака . 72 (4): 955–62. doi :10.1093/jnci/72.4.955. PMID  6200641.
  6. ^ ab Krieg AM, Yi AK, Matson S, Waldschmidt TJ, Bishop GA, Teasdale R, Koretzky GA, Klinman DM (апрель 1995 г.). "CpG-мотивы в бактериальной ДНК запускают прямую активацию B-клеток". Nature . 374 (6522): 546–9. Bibcode :1995Natur.374..546K. doi :10.1038/374546a0. PMID  7700380. S2CID  4261304.
  7. ^ Dalpke AH, Zimmermann S, Albrecht I, Heeg K (май 2002 г.). «Фосфодиэфирные CpG-олигонуклеотиды как адъюванты: полигуанозиновые циклы усиливают клеточное поглощение и улучшают иммуностимулирующую активность фосфодиэфирных CpG-олигонуклеотидов in vitro и in vivo». Иммунология . 106 (1): 102–12. doi :10.1046/j.1365-2567.2002.01410.x. PMC 1782689. PMID  11972638 . 
  8. ^ Wu CC, Lee J, Raz E, Corr M, Carson DA (август 2004 г.). «Необходимость агрегации олигонуклеотидов для активации толл-подобного рецептора 9». Журнал биологической химии . 279 (32): 33071–8. doi : 10.1074/jbc.M311662200 . PMID  15184382.
  9. ^ Vollmer J, Krieg AM (март 2009). «Иммунотерапевтическое применение агонистов CpG-олигодезоксинуклеотидов TLR9». Advanced Drug Delivery Reviews . 61 (3): 195–204. doi :10.1016/j.addr.2008.12.008. PMID  19211030.
  10. ^ Круг А., Ротенфуссер С., Хорнунг В., Ярсдёрфер Б., Блэквелл С., Баллас З.К., Эндрес С., Криг А.М., Хартманн Г. (июль 2001 г.). «Идентификация последовательностей олигонуклеотидов CpG с высокой индукцией IFN-альфа/бета в плазмоцитоидных дендритных клетках». Европейский журнал иммунологии . 31 (7): 2154–63. doi : 10.1002/1521-4141(200107)31:7<2154::AID-IMMU2154>3.0.CO;2-U . PMID  11449369.
  11. ^ Hartmann G, Weeratna RD, Ballas ZK, Payette P, Blackwell S, Suparto I, Rasmussen WL, Waldschmidt M, Sajuthi D, Purcell RH, Davis HL, Krieg AM (февраль 2000 г.). «Определение CpG фосфоротиоатного олигодезоксинуклеотида для активации иммунных реакций приматов in vitro и in vivo». Журнал иммунологии . 164 (3): 1617–24. doi : 10.4049/jimmunol.164.3.1617 . PMID  10640783.