Influenza A Viren können in zwei phylogenetische Gruppen (Gruppe 1 und Gruppe 2) eingeteilt werden, die jeweils verschiedene Subtypen enthalten (Abbildung 1A). Derzeit zirkulieren Gruppe 1 Influenzaviren vom H1-Subtyp (1918 und 2009 H1N1 Pandemien) und der Gruppe 2 H3-Subtyp (1968 H3N2 Pandemie) und verursachen jährlich saisonale Infektionen bei über 10% der menschlichen Bevölkerung. Andere Subtypen sind aufgetreten oder drohen wieder aufzutauchen, darunter der Gruppe 1 H2-Subtyp, der von 1957-1968 endemisch beim Menschen war, der Gruppe 1 H5-Subtyp, der tödliche aviäre Stämme enthält (Subbarao et al., 1998), und der Gruppe 1 H6 und H9 und der Gruppe 2 H7 und H10-Subtypen, die in den letzten Jahren mit menschlichen Infektionen und Todesfällen in Verbindung gebracht wurden (Butt et al., 2005; Morens et al., 2013). Häufig auftretende Zoonose-Übertragungen, die Pandemien mit unberechenbarer Häufigkeit und Schwere verursachen können, verdeutlichen die Notwendigkeit eines universellen Influenza-Impfstoffs, der vor divergenten Influenza A Viren schützt.
Potenzielle Ansätze für einen universellen Influenza-Impfstoff umfassen die Induktion von neutralisierenden Antikörpern, die das Influenza-Hämagglutinin (HA) von mehreren Subtypen erkennen und dadurch Schutz vor verschiedenen Influenzaviren bieten. Eine Möglichkeit dafür sind ontogeniebasierte Strategien, bei denen versucht wird, reproduzierbare Antikörperklassen zu identifizieren und durch Impfung ähnliche Antikörper zu induzieren (Jardine et al., 2015; Lingwood et al., 2012; Pappas et al., 2014). Wir betrachten Antikörper als zur gleichen Klasse gehörig, wenn sie dieselbe Region erkennen, den gleichen strukturellen Erkennungsmechanismus verwenden und durch ähnliche Rekombinations- und Reifungswege entstehen (Kwong and Mascola, 2012). Reproduzierbare Klassen, die bei mehreren Personen beobachtet werden, stellen immunologische Lösungen für die Herausforderung der breiten Influenza-A-Neutralisation dar, die der allgemeinen menschlichen Bevölkerung zur Verfügung stehen könnten.
Die Influenza-A-neutralisierenden Antikörper, die den HV1-69 Keimzellgen nutzen, sind eine solche multi-donorbasierte Klasse (Ekiert et al., 2009; Sui et al., 2009). Bezüglich der Reproduzierbarkeit haben die HV1-69-abgeleiteten Antikörper den zusätzlichen Vorteil der Verwendung von Heavy-Chain-only Erkennung, und frühere Studien haben gezeigt, dass sie durch Impfung induziert werden können (Khurana et al., 2013; Ledgerwood et al., 2011; Ledgerwood et al., 2013; Sui et al., 2009; Wheatley et al., 2015; Whittle et al., 2014). Allerdings neutralisieren HV1-69-abgeleitete Antikörper im Allgemeinen keine Gruppe 1 und 2 Stämme von Influenza A, und nur ein einziger HV1-69-abgeleiteter Antikörper (CR9114) wurde identifiziert, der sowohl Gruppe 1 als auch Gruppe 2 Stämme von Influenza A neutralisieren kann (Dreyfus et al., 2012). Es wurden auch andere breit neutralisierende Antikörper identifiziert, wie FI6v3 und 39.29, die beide vom HV3-30 Keimzellgen abgeleitet sind; jedoch zeigen Co-Kristallstrukturen mit HA unterschiedliche Erkennungsmechanismen (Corti et al., 2011; Nakamura et al., 2013), so dass FI6v3 und 39.29 nicht zur gleichen Klasse gehören. Eine reproduzierbare Antikörperklasse, die sowohl Gruppe 1 als auch Gruppe 2 Influenza A Viren neutralisieren kann, wurde bei mehreren Spendern bisher nicht beobachtet.
Wir haben zuvor gezeigt, dass Probanden, die an der Phase-I-Klinischen Studie VRC 310 teilgenommen haben – die einen monovalenten inaktivierten Virus (MIV) Impfstoff A/Indonesien/05/2005 erhielten, der durch einen H5 DNA-Plasmid-Impfstoff vorbehandelt wurde (Ledgerwood et al., 2011; Ledgerwood et al., 2013) (Tabelle S1A) – eine vorübergehende Vermehrung von H1- und H5-kreuzreaktiven Gedächtnis-B-Zellen zeigten, die spezifisch für den HA-Stiel waren (Wheatley et al., 2015; Whittle et al., 2014). Um festzustellen, ob diese Gedächtnis-B-Zellen multidonorbasierte Antikörper kodieren könnten, die in der Lage sind, Gruppe 1 und 2 Influenza A Viren zu neutralisieren, wurden Gedächtnis-B-Zellen, die sowohl mit H5 (Gruppe 1) als auch mit H3 (Gruppe 2) HAs reagierten, sortiert. Immunoglobulin-Transkripte von postvakzinalen Kreuzreaktiven Gedächtnis-B-Zellen wurden sequenziert, und die kodierten Antikörper wurden synthetisiert und charakterisiert. Insbesondere haben wir Breite und Potenz der Influenza-A-Virusneutralisation bewertet, repräsentative Kristallstrukturen in Komplex mit HA bestimmt, Sequenzkonvergenz basierend auf V(D)J-Gene-Rekombination und somatischer Hypermutation (SHM) analysiert und Sequenzsignaturen auf ihre Fähigkeit getestet, Gruppe 1 und 2-neutralisierende Antikörper zu identifizieren. Unsere Ergebnisse zeigen reproduzierbare immunologische Wege zur Erzielung breit reaktiver Antikörper und unterstützen einen ontogeniebasierten B-Zell-Ansatz zur Entwicklung eines universalen Influenza-A-Impfstoffs.
