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HIV-1疫苗序列影響V1V2抗體反應:兩種痘病毒初次gp120增強疫苗方案的比較

 二維碼
發表時間:2020-02-12 15:50作者:武漢新啟迪Xinqidibio來源:www.0458155.buzz

HIV-1疫苗序列影響V1V2抗體反應:兩種痘病毒初次gp120增強疫苗方案的比較

摘要

在RV144試驗中,疫苗誘導的V1V2 IgG與HIV-1風險降低相關。我們在南非進行的兩項1期痘病毒初蛋白加強免疫臨床試驗中研究了循環抗體的特異性:HVTN 097(B / E型)和HVTN 100(C型)。通過跨亞型肽微陣列和多重結合測定,我們探討了循環抗體對線性可變環2(V2)和構象性V1V2特異性的反應的幅度和廣度。HVTN 097和HVTN 100分別引起針對線性V2表位(RV144中HIV-1風險降低的相關因素)的抗體,分別高達100%和61%。盡管與HVTN 097相比,HVTN 100的包絡特定響應幅度更大(p均<0.001),與HVTN 097相比,HVTN 100中V2線性表位和V1V2蛋白的強度和陽性率顯著降低。同時,與HVTN 100相比,對其他主要線性表位(包括可變3(V3)和恒定5(C5)表位)的響應更高根據HVTN097。我們的數據顯示,在這兩個金絲雀痘初免蛋白加強試驗中,疫苗誘導的循環抗體特異性存在顯著差異。我們的發現表明,初免-加強型疫苗方案中病毒序列的選擇以及潛在的佐劑和免疫原劑量會影響V2特異性抗體的產生。我們的數據顯示,在這兩個金絲雀痘初免蛋白加強試驗中,接種疫苗誘導的循環抗體特異性存在顯著差異。我們的發現表明,初免-加強型疫苗方案中病毒序列的選擇以及潛在的佐劑和免疫原劑量會影響V2特異性抗體的產生。我們的數據顯示,在這兩個金絲雀痘初免蛋白加強試驗中,接種疫苗誘導的循環抗體特異性存在顯著差異。我們的發現表明,初免-加強型疫苗方案中病毒序列的選擇以及潛在的佐劑和免疫原劑量會影響V2特異性抗體的產生。

介紹

許可疫苗的最著名的保護關聯涉及抗體反應1。在RV144試驗被確定為第一個報告HIV-1感染減少的預防性HIV疫苗功效試驗2之后,在確定風險相關性方面取得了進展。在泰國測試的異源初免-加強病毒RV144方案使用了帶有亞型AE包膜(env)糖蛋白120(gp120)插入片段的金絲雀痘載體(ALVAC-HIV)的初次疫苗和B / E二價gp120的加強疫苗。HIV-1風險降低的主要相關因素是對HIV包膜3的可變環1和2(V1V2)的IgG結合反應。。二級和探索性相關分析揭示了V2特異性抗體免疫相關性的進一步證據:線性V2 IgG 4,V2 IgG寬度5,V1V2 IgG3 6和V1V2特異性補體結合抗體7與降低感染風險相關。從感染的疫苗接受者和安慰劑接受者獲得突破性病毒序列的篩分分析表明,疫苗誘導的V2 8氨基酸(aa)169和181位的免疫壓力。

RV144之后進行的非人類靈長類動物研究支持了V2非中和抗體對于保護免受實驗性攻擊的重要性。疫苗引起的IgG V2與延遲相關SIV 9,10,11,12,13和SHIV采集14,并用SIV感染后病毒血癥的控制13。830 A(一種V2特異性單克隆抗體(mAb))的被動轉移可改善非人類靈長類動物15的病毒血癥控制。

許多研究已經報道抗病毒功能,包括抗體的Fc效應子功能和通過識別V2抗體所介導直接中和7,16,17,18,19,20,21,22。從RV144疫苗接受者中分離出的識別aa169的V2特異性mAbs介導1級中和,結合感染性病毒粒子23并介導殺死主要HIV-1分離株感染的細胞16。Aa169位于由RV144疫苗引發的抗體結合的線性表位序列中,該抗體與降低的HIV-1風險相關4。RV144誘導的V2免疫壓力的另一個已知位點aa181,也是亮氨酸-天門冬氨酸-異亮氨酸/纈氨酸(LDI / V)aa179-181序列基序的一部分,據報道該基序介導HIV-1包膜與腸道粘膜的相互作用歸巢整合素α4β7以促進細胞與細胞間的價差19,20。它已經假定V2特異性抗體可阻斷或與α4β7和HIV-1包膜之間的相互作用,以防止病毒傳播干擾19,20。在RV144試驗和RV305試驗的參與者(其中給予RV144參與者延遲加強免疫)中,一組V2特異性mAb被證明能夠阻斷AE.92TH023 V2肽與α4β7的結合24。阻斷α4β7的抗體既包括針對線性V2熱點的抗體,也包括針對構象表位的抗體25。V2特異性抗體可介導的吞噬作用18,26,27,并且可以與C1-C2特異性IgG協同增強的抗體依賴性細胞介導的細胞毒性(ADCC)28。此外,涉及V2環季表位被確定為一個目標為廣泛中和抗體21,29。

建立了痘蛋白公私合作伙伴關系(P5)計劃,以開發基于RV144方案30的 C型亞型疫苗。作為該計劃的一部分,在南非設計了兩項1/2期試驗:HIV疫苗試驗網絡(HVTN)097 31(ClinicalTrials.gov NCT02109354)確定了非洲人群對RV144方案的免疫反應,以及HVTN 100 32( ClinicalTrials.gov NCT02404311)研究的方案的免疫原性適合于亞型C.的選擇標準為C亞型包膜免疫原包括在由V2-特異性mAb結合和親和力33,34。對照預定的免疫學標準評估了HVTN 100的主要免疫學數據,并指導了將疫苗接種方案納入功效試驗HVTN 702的決定。HVTN100中疫苗引起的應答符合所有四個預定的繼續進行/不通過標準HVTN 702試驗的結果,包括包膜結合和結合V1V2的IgG反應32。

我們的研究概述了由HVTN 097(也用于RV144試驗)和HVTN 100試驗中使用的疫苗引起的V2定向應答的異同。因此,我們證明了包膜序列選擇在優化對疫苗保護至關重要的表位特異性抗體反應中的重要性。

結果

HVTN 097和HVTN 100疫苗試驗設計

HVTN 097(第1階段)31和HVTN 100(第1-2期)32臨床試驗均評估了南非的金絲雀痘病毒載體初免和二價包膜gp120蛋白增強疫苗方案。兩種方法之間的差異包括:(1)HVTN 097中的ALVAC包膜疫苗株分別為92TH023和gp120增強的A244和MN,而HVTN 100包含ALVACprim的ZM96序列和gp120的1086和TV1。促進; (2)HVTN 097的助劑是氫氧化鋁,而HVTN 100的助劑是MF59;(3)HVTN 097的蛋白質劑量是HVTN 100的3倍;(4)HVTN 097中ALVAC-HIV的實際劑量是HVTN 100中的2.7倍(參考文獻35)和未發布的數據);(5)刪除了gp120 N末端的11個氨基酸(aa)序列,并用單純皰疹病毒(HSV)gD序列替換了gp120蛋白,將其用作HVTN 097的增強蛋白,而未進行類似的修飾HVTN 100 gp120構建體33。

為了在我們的分析中進行比較,在兩項試驗中,均對第二次蛋白增強后2周(第一次ALVAC初免后6.5個月)獲得的樣品進行了所有免疫學評估。

與HVTN 097相比,HVTN 100總體上引起與gp120抗原的結合強度更高,但與C V1V2亞型抗原的結合強度和幅度卻較低。

我們曾經報道過HVTN 097和100 HVTN引起的gp120的IgG反應高幅度32,35。測量在6.5個月(第二次二價蛋白加強免疫后2周)收集的血清樣品對gp120抗原的結合反應,該抗原與HVTN 097和HVTN 100中的5種C和E HIV-1包膜亞型疫苗株相同,相同: 50血清稀釋度(圖   1A)。在兩個針對菌株匹配包膜的試驗中,gp120s的應答率均很高(> 95%),而兩次試驗之間的應答率沒有差異。在那些具有陽性抗體應答的HVTN 100疫苗中,與帶有HCTN 097疫苗的HVTN 097疫苗相比,針對疫苗匹配的C型亞型gp120包膜蛋白1086C和TV1.C的幅度明顯更高(p's <0.001,雙面Wilcoxon秩和檢驗)。疫苗匹配的AE gp120亞型包膜蛋白A244的陽性反應。

圖1
圖1

與HVTN 097相比,HVTN 100中的gp120應答較高,而V1V2應答較低。針對與疫苗匹配的gp120抗原(A)和一組C型gp70 V1V2抗原(B)的結合強度(僅基于陽性應答者)進行箱線圖分析)以HVTN 100(所有可用的每個協議參與者,N = 185)和HVTN 097(所有可用的每個協議參與者,N = 73)在BAMA中測量。在每個面板的頂部指示包膜抗原。正響應者顯示為彩色圓圈,負響應者顯示為灰色空心三角形。每個框的頂部列出了陽性率和響應者數量。未調整的響應率(p.rate)和幅度(p.mag)的p值列在每個面板的頂部。此處顯示的數據是1:50的血清稀釋度,低于先前32報道的HVTN 100的1:200 (因此抗體濃度更高),與先前35報道的HVTN 097相同。

我們先前曾報道,與HVTN 100 32相比,RV144的C V1V2亞型IgG應答的幅度和廣度更高。在這里,我們評估了與HVTN 097相比在HVTN 100中的C型V1V2 IgG應答。在第二次加強免疫后2周,對來自HVTN 100和HVTN 097疫苗接種者的血清進行了抗體與一組C型包膜V1V2蛋白結合的評估(圖   1B)。)。與HVTN 100相比,HVTN 097中的V1V2 IgG應答率更高,在6種V1V2蛋白中有5種達到統計學顯著性(p <0.001,雙向Fisher精確檢驗,圖   1B))。C亞型V1V2蛋白對HVTN 097的陽性應答率在65.7%至97.1%之間,而HVTN 100的陽性應答率在46.2%至58.7%之間。此外,與HVTN相比,HVTN 097中的V1V2抗體應答幅度更高100種,其中6種V1V2蛋白中的3種達到統計學顯著性(p <0.001,圖   1B,雙面Wilcoxon秩和檢驗)。

與HVTN 100相比,HVTN 097引發對線性V2表位的抗體應答的幅度和頻率更高

為了闡明在HVTN 097和HVTN 100中引發的抗體的特異性和廣度,我們使用交叉亞型肽庫繪制了第二次加強免疫后2周后血清樣品的線性表位結合特異性,該文庫包括用于所有6種疫苗株的重疊肽這兩項試驗加上7種共有菌株(評估2058個肽序列)36。選擇了HVTN 100中的53個疫苗接受者和5個安慰劑接受者,以及HVTN 097中的45個疫苗接受者和5個安慰劑接受者進行分析(請參閱選擇方法和基于選擇方法的加權平均值的計算)。在兩項研究中均觀察到與線性V2肽的結合,并且在兩項研究中均主要與C 1086亞型,AE A244亞型和AE 92TH023亞型肽結合。還觀察到與亞型B MN V2肽的結合,但僅在HVTN 097中觀察到(圖   2A)。峰V2區響應跨越了陣列文庫中對應于aa163-180的肽#53序列(對于AE.A244,C.1086和AE.92TH023)或肽#54序列(對于B.MN)。標準HXB2編號(圖   2A,B)。該肽區域是令人感興趣的,因為與線性V2熱點結合的抗體與RV144 4中HIV-1感染的風險降低相關。與HVTN 100相比,HVTN 097中針對V2熱點的抗體強度和陽性率均更高(圖   2A,表   1)。陽性率最高的是針對AE.A244 V2熱點肽,HVTN 097和HVTN 100分別為100%和61%。相反,兩項研究中C.1086的陽性率均低于AE.A244,對于HVTN 100和HVTN 097分別為40%和88%(圖   2A)。)。HVTN 100和HVTN 097之間V2熱點結合的強度和陽性率的差異均很顯著(p <0.0001,HVTN 100 <HVTN 097,Wald試驗通過增強的逆概率加權估計方程比較了所有疫苗接受者的平均強度或陽性反應率[請參見統計分析]),適用于AE.A244,AE.92TH023,B.MN和C.1086(表   1)。值得注意的是,AE.A244和AE.92TH023 對于V2熱點共享相同的氨基酸序列(圖   2C),因此,正如所預期的,這兩個菌株對V2熱點的響應的幅度和陽性率相同。

圖2
圖2

與HVTN 097相比,HVTN 097中更高的V2熱點線性表位結合。通過線性表位作圖測得的第二次蛋白質增強后2周,與HVTN 100和HVTN 097中的線性V2表位的結合。A與gp120的V1V2區域中的重疊肽結合(log 2倍的免疫后/預免疫)的幅度。粗實線代表每個研究中所有疫苗接受者的加權均值(請參閱統計分析),而細虛線代表單個疫苗的結合。在每個圖的頂部列出的是陽性率,如圖例中所示,為每個組用顏色編碼,以綁定到V2熱點。B)C.1086和AE.A244涵蓋V2熱點的重疊肽序列。C)以HXB2序列和編號為參考,對HVTN 100和HVTN 097中包含的6種疫苗菌株的序列V1V2區進行比對。包含在陣列文庫(TV1.ArrayLib)中并用作疫苗株(TV1.GSKvac)的TV1序列不相同,因此都包含在內。

表1 HVTN 100和HVTN 097之間線性表位結合反應比較的統計摘要和測試結果

除了針對疫苗株C.1086,AE.A244,AE.92TH023和B.MN的與V2熱點結合的抗體外,對于幾種共有株(A.Con,AE.Con ,在HVTN 097中,但是對于HVTN 100則沒有這種活性(表   1,圖   3A)。這些結果表明,與HVTN 100相比,HVTN 097中存在更廣泛的V2熱點結合反應。

圖3
圖3

線性線性表位特異性HVTN 100與HVTN 097的不同焦點。在第二次蛋白質增強后2周,以線性線性表位作圖為特征,在HVTN 100和HVTN 097中引發的抗體的線性特異性。A)具有加權平均值(見統計分析)的結合強度(免疫前/免疫后2)的熱圖,比較了線性表位作圖中測得的HVTN 100,HVTN 097和安慰劑。表位作圖微陣列中使用的肽庫包含重疊的肽,覆蓋了該圖中列出的13個共有序列和病毒包膜序列(另請參見方法和表   S2))。黑色粗線將疫苗組分開。每行代表一個菌株,虛線將C型(頂部)和B / E型(中間)疫苗株以及共有序列(底部)分開。恒定區和可變區標記在頂部,相關的肽號顯示在底部。單個樣品的最小陽性截止值為1.58(對數2折疊)。有關陽性標準,請參見方法。B)確定的線性表位的定義。C)散點圖,顯示與各表位結合的強度,如每列頂部所示。與每個表位的結合強度是對表位區域內單個肽的最高結合強度,如3B所定義。黑色橫線代表所有疫苗接種者的加權平均值(請參閱統計分析)。實心圓表示肯定的響應,空心灰色三角形表示否定的響應。陽性率(已調整重量,請參見統計分析)顯示在數據點上方,并相應地進行顏色編碼。V2.hs- V2.hotspot。D)蜘蛛圖顯示了每個主要表位的結合寬度(涵蓋6種疫苗菌株)。在任一研究中,主要表位均定義為任何菌株中陽性率> 75%的表位。在每個圖的周圍都標記了6種疫苗株,從上到下依次為:C.1086,C.TV1,C.ZM651,AE.A244,AE.92TH023和B.MN。繪制的值是每個研究的加權平均值(請參閱統計分析)。

HVTN 100在gp120中引起與HVTN 097不同的對線性表位特異性的結合抗體反應

使用從上述肽微陣列獲得的數據,比較第二次蛋白加強免疫后2周血清樣品中在HVTN 100和HVTN 097中引發的抗體的線性gp120表位特異性。在這兩項試驗中,抗體反應均針對跨gp120的C1,V2,C2,V3和C5區域中的線性表位(圖   3A))。盡管在這兩項研究中公認的大多數線性表位都相似,但HVTN 097僅針對C1和C2中的幾個表位,盡管幅度很小。在HVTN 100中,強烈的V3 IgG反應在所有測試的亞型C疫苗株以及A,B,C,AG和M亞型(即A.con,B.con,C.con,AG)的共有序列中占主導地位。 con和M.con)。另外,對C2線性表位的抗體應答是針對B.MN的應答的主要部分,并且與V3一起對于與C.ZM651,AG.con和M.con的結合是主要的。C2,V3和C5特異性是與C.TV1結合的主要因素,而C5和V3響應則是與C.con結合的主要因素。在HVTN 097中,對于AE.A244和AE.TH23,對線性V2的響應占主導地位,對于C.1086,與V3的響應共同占優勢,而對于其他菌株, 3A)。

接下來,我們比較了抗體IgG與HVTN 100和HVTN 097中引發的線性表位結合的幅度和陽性率(圖   3B,C)。觀察到多個表位存在顯著差異,其中V2熱點(多種菌株,HVTN 097> HVTN 100),C1-V1(AE。)表現出最深刻的差異(幅度或陽性率p <1×10 -16)。 A244,HVTN 097> HVTN 100),C2.3(多個菌株,HVTN 097> HVTN 100),V3(多個菌株,HVTN 100> HVTN 097),C5.2(多個C型亞型,HVTN 100> HVTN 097)和C5.3(多種菌株,HVTN 100> HVTN 097)(p <0.001, 圖1,補充表   S1)。

我們進一步檢查了與主要表位結合的IgG的相對大小和廣度。在任一試驗中,對于任何疫苗株,主要表位均定義為陽性率> 75%。如圖3D中的蜘蛛圖所示   ,與HVTN 100相比,HVTN 097中針對V2熱點的抗體的強度和廣度相對較高。但是,與C2.3結合的強度和廣度(C.TV1和C.ZM651) ,TN3的V3(尤其是C型亞型),C5.1,C5.2(C.TV1和C.ZM651)和C5.3相對于HVTN 097相對較高??傮w而言,這些數據表明,就引起的抗體反應的線性表位特異性而言,這兩種痘病毒初免蛋白加強疫苗方案。

討論區

RV144泰國疫苗功效試驗的有希望的結果激發了人們對優化疫苗免疫原策略以應對世界上受影響最嚴重地區的HIV流行的興趣。兩個主要考慮因素指導了對南非痘病毒-蛋白質初免-加強策略的進一步探索。首先,尚不知道是否必須對該疫苗進行修飾以編碼C型亞型的抗原,C型是在該流行病最明顯的撒哈拉以南非洲最普遍的HIV亞型。其次,尚不清楚是否可以通過使用相似的初免-加強方案在不同人群中進行的另一項疫苗試驗來證實RV144中鑒定的免疫相關性。HVTN 097和HVTN 100試驗均在南非進行,采用了痘病毒載體初免/蛋白質增強的相同策略,但測試了由載體啟動子表達并作為gp120蛋白增強劑施用的不同HIV-1包膜抗原。尤其是,針對HVTN 100的增強抗原來自南部非洲C型亞型HIV菌株,并根據其抗原性,可制造性和臨床前免疫原性進行選擇,目的是增強南非遺傳相關菌株的免疫覆蓋率33,34。在HVTN 100的第4次接種(第二次二價gp120加強免疫)時間點兩周后進行免疫原性評估,結果顯示亞型C ALVAC /二價gp120疫苗具有強烈的體液反應 32。與RV144相比,HVTN 100疫苗接種者對gp120抗原的IgG應答具有與疫苗相匹配的序列,在陽性應答者中的應答率和強度更高,而與RV144相比更高。在RV144中。但是,對1086.C(病毒增強HVTN 100的包膜菌株之一)的V1V2區的應答率低于RV144對疫苗序列匹配的AE.A244 V1V2的應答率。這就提出了一個問題,即在HVTN 100中觀察到的比RV144更低的V1V2反應是否反映了參與者群體的差異,以及在HVTN 100中不同的C亞型C ALVAC / gp120免疫原方案是否引起了與B / E亞型相同的V2特異性。 RV144。在此分析中,

與以前的結果類似,與RV144 32在HVTN 100中的gp120結合反應相似或更強,我們發現與HVTN 097相比,在HVTN 100中對相應疫苗匹配抗原的gp120結合反應水平明顯更高。這些數據表明總體C HVTN 100亞型的免疫原性不亞于B / E HVTN 097亞型的免疫原性。但是,與HVTN 097相比,在HVTN 100中與V1V2支架蛋白抗原(包括C型V1V2抗原)的結合要低。這與先前對HVTN 100與HVTN 097和RV144之間的V1V2反應的比較結果一致,其中更高的結合強度據報道,與HVTN 100相比,HVTN 097和RV144中的V1V2蛋白(32,Zhao,Fiore-Gartland,等。PLoS One 2020,印刷中)。

這些結果表明,在HVTN 100和HVTN 097中均引起了V2特異性IgG反應,并且兩種疫苗均靶向相同的V2線性表位。但是,即使對于C型亞型,HVTN 100中的線性V2熱點響應的幅度和陽性率也比HVTN 097低。在兩個研究中,線性V2結合反應的陽性率在AE.A244和AE.92TH023中最高,在HVTN 100和HVTN 097中陽性率分別為61%和100%。在HVTN 100中引發的V2熱點抗體優先于AE.A244 V2序列,而不是亞型C V2線性序列。在HVTN 100中,對TV1 V2線性表位的結合反應最?。栃月蕿?6%)。對TV1 V1V2 gp70支架的反應率為58.5%。但是,其中包括針對V1的回復,與HVTN 100中的其他菌株相比,TV1菌株對它們的結合反應相對更頻繁。疫苗菌株的序列比對顯示,C.1086與AE.92TH023在V2熱點區域的兩個氨基酸不同,并且更接近AE.A244比在陣列文庫中測試的任何其他菌株都適合該表位。C.1086和AE.A244的V2熱點序列之間的相對較高的序列相似性,在兩個試驗中都將V2熱點結合反應集中在這兩個菌株上以及對C.TV1 V2熱點的結合反應較差,這表明HVTN 100疫苗方案中的三個包膜免疫原中,C.1086包膜對線性V2反應的貢獻最大。與AE.A244 V2熱點相比,與AE.A244 V2熱點的結合響應強度更高。HVTN 100中的1086 V2熱點表明AE.A244 V2區是AE.A244或C.1086 Env引發的V2 IgG的更好配體。同時,與HVTN 100相比,HVTN 097中對C.1086和AE.A244 V2熱點的結合反應更高,這表明AE.A244 Env的免疫原性也優于C.1086 Env。對HVTN 100中C.TV1 V2區的抗體應答較低,這表明其他C型候選疫苗可以通過包含具有更多免疫原性V2區的抗原來改善HVTN 100中觀察到的C型或交叉亞型V2抗體應答。對于V2特異性,A244 Env也是比C.1086 Env更好的免疫原。對HVTN 100中C.TV1 V2區的抗體應答較低,這表明其他C型候選疫苗可以通過包含具有更多免疫原性V2區的抗原來改善HVTN 100中觀察到的C型或交叉亞型V2抗體應答。對于V2特異性,A244 Env也是比C.1086 Env更好的免疫原。對HVTN 100中C.TV1 V2區的抗體應答較低,這表明其他C型候選疫苗可以通過包含具有更多免疫原性V2區的抗原來改善HVTN 100中觀察到的C型或交叉亞型V2抗體應答。

除了對V2熱點的反應外,另一潛在重要的抗V2反應可能是可能干擾α4β7整聯蛋白結合的反應。因此,我們尋找抗體結合覆蓋V2中LDI / Vα4β7結合位點的肽的證據。微陣列文庫中的#57肽是圍繞LDI / V基序的肽。我們的數據顯示,僅在很小一部分受試者中,HVTN 100和HVTN 097中與該肽的結合有限,通過任何一項試驗,任何給定菌株的陽性率均低于7.5%。因此,如通過肽微陣列測量的,直接靶向線性LDI / Vα4β7結合位點的抗體不太可能顯著促進涉及gp120-α4β7與這兩種疫苗方案相互作用的潛在保護機制。不過,24,25,和更近的研究 22表明,一組V2的線性表位結合的抗體(V2P) 26,可以阻止α4β7在aa170-172結合識別涉及潛在α4β7結合次級行列式螺旋構象V2 37,其V2熱點重疊。因此,即使在這項研究中直接靶向LDI / V基序的結合反應極少,其他V2抗體(包括靶向線性V2熱點的抗體)也可能會干擾V2-α4β7相互作用。

除了HVTN 100和HVTN 097在載體和蛋白免疫原中疫苗株序列的差異外,佐劑和蛋白質劑量也有所不同:HVTN 097使用無機佐劑(氫氧化鋁),而HVTN 100使用有機佐劑。佐劑(MF59,油包水基于角鯊烯乳液與聲稱劑量節約效應38,39); HVTN 100中的蛋白質劑量是HVTN 097中的蛋白質劑量的1/3;HVTN 097中的ALVAC劑量是HVTN 100中的ALVAC劑量的2.7倍。但是,與RV144和HVTN 097相比,HVTN 100中更強或更相似的包膜gp120響應表明HVTN 100中較低的V2結合響應可能是由于疫苗株的序列差異,而不是劑量和佐劑差異,往往會影響整體結合抗體反應。先前的研究40比較了ALVAC vCP1521(AE.92TH023)初免,隨后是作為二價B / E增強疫苗一部分的不同疫苗序列。與我們的研究一樣,它包括相似的佐劑和蛋白質劑量差異(分別是MF59和MF59,前者是后者的3倍)。與我們的研究相反,明礬佐劑研究的Env gp120和V1V2 IgG應答均高于MF59佐劑研究。因此,在我們的研究中,與HVTN 097相比,HVTN 100的gp120應答較高而V1V2應答較低,這可能是由于方案中的病毒序列差異而不是劑量或佐劑差異引起的。支持該結論的是,抗體與其他主要HIV-1包膜表位結合的差異與V2反應的方向相反(即,

正在進行進一步的研究,以測試其他可以補充啟動子和增強序列中兩個序列的C型亞型,以提高V2響應強度和跨C型亞型的覆蓋率(Korber,Haynes,個人交流)。此外,與HVTN 100相比,即使是針對C型亞型,與HVTN 100相比,HVTN 097中更強的V2反應表明,疫苗中可能包含C型亞型的疫苗中的E型亞型抗原,以增強V2抗體應答。納入具有已證明的V2免疫原性的亞型E Env(例如A244)并為最佳V2抗體反應精心選擇C型抗原的異源加強免疫可能值得進一步探索南部非洲的C型流行。另外,痘病毒初株AE之間的V2熱點序列相同。41。因此,在優化未來的疫苗接種方案時,應考慮初免和加強免疫原之間的相似性,尤其是針對V2區。最后,HVTN 097 gp120蛋白在gp120的N端包含11-aa缺失,而HVTN 100 gp120蛋白沒有類似的修飾。已顯示A244中的N末端缺失可增強A244 gp120的免疫原性,包括V1V2 IgG反應 42而其他gp120抗原(包括C.1086)在N端11-aa缺失并沒有產生相似的結果。正在進行的HVTN 702功效試驗中正在研究的一個假設是,疫苗誘發的V1V2 IgG抗體是否與世界C型亞型中HIV-1感染的風險降低相關。正在進行的1期試驗正在測試不同的免疫原和佐劑組合,以期確定可增加C V2亞型亞型應答的廣度和/或強度的方案,以供將來的后續試驗30。

除了誘發V2特異性抗體的差異外,HVTN 100和HVTN 097的誘發其他線性表位特異性的抗體也有所不同。即使這兩個疫苗試驗針對的是HIV包膜的相同主要區域(定義為在任何一項研究中測試的任何菌株,其陽性率均> 75%的表位),兩次試驗之間抗體對特定序列的反應程度和廣度也有所不同。HVTN 097引起更高的C1.2線性表位結合強度以及與V2熱點的結合強度和廣度,而HVTN 100引起更高的結合C5.1和C5.3的強度和廣度,而C型亞型菌株的結合的強度更高。至C2.3和C5.2。總體而言,最高平均幅度(對數2HVTN 100中IgG線性表位應答的折疊是針對V3(對于C.1086,是9.2),C5.2(對于C.TV1,是8.1)和C2.3(對于C.TV1,是8.8)。相反,對于HVTN 097,IgG線性表位應答的最高平均幅度為V2(AE.A244為7.9)和V3(AG.con為6.4)。值得注意的是,這與我們在使用HIV-1包膜免疫原的非人類靈長類疫苗研究中的發現相符,在所有測試中,除帶有AE.A244 gp120蛋白作為免疫原增強劑的一項研究外,所有V3應答均占主導地位36。此外,在HVTN 100和HVTN 097中,針對線性V3表位的抗體均表現出交叉亞型廣度,在兩項研究中,針對所有6種疫苗菌株的陽性率均> 65%,而大多數共有菌株的陽性率均> 65%。相反,針對線性V2熱點的抗體顯示的寬度有限,對于AE.A244,AE.TH023和C.1086的陽性率,對于HVTN 100為40%至61%,對于HVTN 097為88%至100%。對于HVTN 100,測試的共有序列的V2應答率均<10%,對于HVTN 097均<30%。V2線性應答的有限范圍凸顯了在高HIV-1區域疫苗覆蓋不同V2序列的挑戰包膜序列多樣性,尤其是在V2區域43中。

我們分析的一個警告是,精細的線性表位作圖不能測量針對構象或四級表位的結合抗體反應。然而,在HVTN 100和HVTN 097之間觀察到的線性特異性差異表明疫苗方案具有不同的免疫原性。檢驗這些非線性表位差異的進一步研究應更加闡明這些C型亞型和B / E型亞型免疫原和疫苗接種方案的免疫原性差異。盡管與HVTN 097相比,HVTN 100中的V2響應較低,但HVTN 100引發了針對HIV-1包膜的有效和跨亞型結合抗體應答,與HVTN 097相比,多個主要表位的應答強度更高。隨后評估了抗體的功能,需要在這些研究中引發的圖 44來全面了解這些方案在免疫原性方面的差異。另外,在南非測試類似RV144的痘病毒初免/蛋白質增強疫苗的目標之一是觀察是否可以通過C型亞型疫苗重復RV144中鑒定的HIV-1風險降低的相關性。我們的研究發現,V3的反應是用于HVTN 100相比HVTN 097更高,表明有機會就V3的IgG跟進作為一個潛在的有相互關系降低HIV-1采集風險 4,45中使用相同的HVTN 702藥效試驗HVTN 100 30疫苗方案。但是,在HVTN 100中觀察到的實質上較低的V1V2反應是該方案疫苗效力的潛在問題。HVTN 702將幫助解決RV144中鑒定出的較低水平的V1V2相關性是否會轉化為降低的疫苗效力。

總而言之,我們的研究顯示,與HVTN 097和RV144臨床試驗相比,HVTN 100引起的抗體反應在數量和質量上都存在差異,特別是針對V2熱點表位的抗體反應量與降低的風險相關R144疫苗接種者中的HIV-1感染4。我們的數據還證明了疫苗抗原可能對所引發的抗體特異性具有實質性影響,并強調了在針對所需抗體特異性的初免和加強免疫原中選擇包膜序列的需求。

方法

道德聲明

HVTN 097和HVTN 100疫苗方案

所述HVTN 097的產品和疫苗時間表的相同。對于RV144,并列入ALVAC-HIV vCP1521(表達的env與亞型B LAI株的gp41的跨膜序列連接亞型E毒株92TH023的gp120的,以及GAG蛋白酶(來自B亞型LAI株)(Sanofi Pasteur)在第0和1個月,以及ALVAC-HIV vCP1521加上氫氧化鋁佐劑的二價B / E gp120蛋白(E亞型的A244和來自B亞型的MN)(第3和6 2個月的全球傳染病解決方案)。MN和A244 gp120的構建體均在gp120 N端缺失了11個氨基酸,并插入了HSV gD肽標簽代替了突變46。HVTN 097中ALVAC-HIV vCP1521的實際劑量為5.2×10 7 CCID 50 35;gp120蛋白的劑量為每種蛋白300 μg,與RV144 2相似。

所述HVTN 100個方案包括ALVAC-HIV vCP2438(表達的env與亞型B LAI株的gp41的跨膜序列,以及鏈接C亞型菌株ZM96C的gp120的GAG蛋白酶(賽諾菲巴斯德)從亞型B LAI菌株)在幾個月0和1,以及ALVAC-HIV vCP2438加上MF59佐劑的二價C亞型g gp120(C.1086和C.TV1 C亞型菌株)33(GSK疫苗)在第3、6和12月32日。HVTN 100中ALVAC-HIV vCP2438的實際劑量為1.9×10 7 CCID 50(未發布的數據);gp120蛋白的劑量為每種蛋白100 μg。

HVTN 097試驗獲得了Witwatersrand大學人類研究倫理委員會對Klerksdorp和Soweto場所的批準,并由開普敦大學倫理委員會對開普敦的場所進行了批準35。該試驗已在美國國立衛生研究院臨床試驗注冊中心(ClinicalTrials.gov NCT02109354)和南非國家臨床試驗注冊中心(SANCTR編號:DOH-27-0313-4201)注冊。HVTN 100試驗得到了威特沃特斯蘭德大學,開普敦大學,夸祖魯-納塔爾大學和醫學研究理事會的研究倫理委員會的批準32。從HVTN 097和HVTN 100的所有受試者中獲得知情同意。所有實驗方法均根據相關指南和規定進行。

針對HIV-1 Env蛋白和V1V2支架的結合抗體多重測定(BAMA)

如先前所述,通過定制的HIV BAMA進行結合抗體多重測定47。簡而言之,將羧化的熒光珠(Luminex Corp.,Austin,TX)共價偶聯至Env gp120蛋白和gp70-V1V2支架,并與稀釋的血清樣品一起孵育。用生物素化的山羊抗人IgG檢測抗原特異性IgG,然后用鏈霉親和素PE孵育。然后洗滌珠子并在Bio-Plex儀器上采集以測量熒光強度。BAMA在符合GCLP的條件下運行,包括使用符合21CFR Part 11的軟件通過Levy-Jennings圖表跟蹤陽性對照。對所有具有6.5個月和13個月可用樣本的HVTN 100和HVTN 097每方案(PP)疫苗接受者進行BAMA血清樣本分析(HVTN 100和HVTN 097分別為185和73)。PP是指收到的前四個預定疫苗接種,不包括在6.5個月之前接受HIV-1陽性檢測的人員。HVTN 100樣品先前已經以1:200的血清稀釋度進行了測試,數據由Bekker報告。32。為了與HVTN 097直接進行直接比較,再次以1:50的血清稀釋度測試HVTN 100樣品。在1:50和1:200稀釋測試之間,對被測抗原的結合反應之間的差異是一致的。

HIV Env的線性表位作圖

如先前稍作修改所述進行針對HIV包膜的純化的IgG的線性表位作圖4,47。由JPT Peptide Technologies GmbH(德國)通過將由Los Alamos國家實驗室的B. Korber博士設計的庫印刷到環氧玻璃載玻片(德國PolyAn GmbH)上來提供微陣列載玻片。該文庫包含覆蓋7個共有gp160序列和6個gp120病毒株的全長包膜序列的重疊肽(15聚體與12重疊)。補充表S2中的微陣列文庫中的肽的完整列表 。每個載玻片上都印有三個相同的亞陣列,每個亞陣列都包含整個肽庫。封閉所有陣列載玻片并洗滌,與1:50稀釋的血漿一起孵育,然后與綴合了AF647的山羊抗人IgG綴合(Jackson ImmunoResearch,PA)一起孵育。使用XDR模式,使用InnoScan 710 AL掃描儀(Innopsys,Carbonne,法國)以635 nm的波長掃描陣列載玻片。使用Mapix 8.0軟件分析圖像以獲得所有肽的熒光強度值。然后使用R包pepStat處理數組數據。結合強度定義為:信號=每個免疫后樣本與其基線(匹配的基線樣本或所有基線樣本的中位數,以較高者為準)之間強度值的log2轉換倍數差異。百分所有免疫前樣品對于肽的強度; (2)肽信號> 1.58,代表樣品與其基線之間熒光強度的3倍差異。為了確定陽性,pepStat過程包括“平滑”功能以減少假陽性。由于RV144的線性表位作圖是在10年前進行的,并且測定和分析方法已更新,因此不能將陽性率直接與RV144進行比較。為了確保兩次試驗之間比較的魯棒性,同時進行了HVTN 100和HVTN 097的測試以進行免疫原性比較。

選擇線性表位作圖的對象

對于通過肽微陣列進行的詳細表位作圖,我們集中于對V1V2區可檢測到抗體反應的疫苗接種者。基于具有足夠水平的抗體結合能力同時保持性別平衡的血漿樣品被向下選擇。此處介紹了基于預先指定的綁定標準的每種協議的詳細信息。對于HVTN 100,根據BAMA中測得的針對V1V2抗原的結合血漿IgG,選擇53種PP疫苗和5個安慰劑的亞組進行線性表位作圖,如下所示:1)選擇n = 32種具有最高IgG結合抗體滴度的PP疫苗(log10凈MFI> 2.75)到三個V1V2抗原(B亞型gp70_B.CaseA_V1_V2,C C.1086C_V1_V2_Tags亞型和C C gp70-TV1.21 V1V2亞型)。2)選擇另外n = 6個對C的最高PP疫苗接種者應答者。1086C_V1_V2_不是gp70_B.CaseA_V1_V2和/或C型gp70-TV1.21 V1V2的高響應者的標簽(即log10 net MFI <= 2.75)。3)從剩余的PP疫苗中隨機選擇n = 15的樣本,按性別分層以平衡在n = 38個高應答者(39%的女性:61%的男性)中觀察到的性別比例。4)隨機選擇n = 5個按性別分層的PP安慰劑。

按性別分層以平衡整個選擇和治療組(T1 / T2)在步驟1和步驟2之間的性別平衡。3)隨機選擇n = 5個按性別分層的PP安慰劑。在通過肽微陣列啟動表位作圖之前,要滿足這些預先指定的選擇標準。

統計分析

分別使用雙面Wilcoxon秩和檢驗(陽性反應者的量級)和雙面Fisher精確檢驗(陽性反應率),對BAMA中V1V2蛋白結合的抗體反應的強度和陽性率進行比較,分別使用SAS(9.4版; SAS Institute,美國北卡羅來納州卡里)和R統計軟件(3.3.2版; R統計計算基金會,奧地利維也納)。小于0.001的P值被認為是重要的;沒有針對多個測試進行調整。

對于線性表位作圖數據,根據參與者變量,以抽樣概率隨機選擇分析中包含的受試者子集(請參見“方法”下的“選擇用于線性表位作圖的受試者”)。為了說明此子集分析,增加了逆概率加權48使用R統計軟件(版本3.5.1; R Foundation for Statistics Computing,根據相應的選擇標準進行了估計和假設測試,以評估響應率,平均震級以及估計用于數據可視化的任何其他總體水平參數。維也納,奧地利)。此方法可得出均值,均值差,均值差的95%置信區間以及均值是否偏離零的2邊基于Wald的p值的估計。針對性別對潛在的混淆進行了調整。




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