超越模仿,创新跨越系列Ⅳ——CMV抗体检测的最佳抗原选择

添加时间:2021年5月24日

一、CMV的概述

   巨细胞病毒是全世界先天性感染最常见的病原体之一,也是人群中感染较为常见的病毒,可长期潜伏人体的血液、尿液、乳汁等体液中,通过输血、呼吸道、垂直传播等多种方式传播;据统计,在欧洲人群中CMV血清阳性为30-40%,美洲接近60%,亚洲和非洲的高达90%(见图1)。在人体的免疫机能降低,如HIV、器官移植、妊娠分娩、恶性肿瘤等极易被感染,且可侵袭多个器官系统而导致严重的疾病,包括间质性肺炎、肝炎、脑炎、视网膜衰竭、肾脏、神经系统、胃肠道系统疾病。与其他疱疹病毒一样,原发性感染后将潜伏在宿主细胞中,临床特征相对较少,大多数为隐匿性感染,因此,无法仅靠症状对患者的病情进行判断,血清学检测可有效区分原发感染和复发感染,帮助临床判断感染类型,为临床诊断及干预提供有力依据。

图1:巨细胞病毒的血清阳性率

二、CMV的基因组表达时序

巨细胞病毒(Cytomegalovirus, CMV)属于疱疹病毒科的β亚科,具有230kb的双链DNA基因组,是人疱疹病毒最大的基因组,编码超过200个功能性蛋白;由外向内依次为包膜(由蛋白及磷脂双层组成)、被膜(基质蛋白)、核衣壳蛋白(双链DNA和衣壳蛋白),见表1和图2;在CMV病毒增值感染过程中,其基因组可表达成三种病毒蛋白:

即刻早期蛋白(IE或α):其调控表达作用,影响宿主细胞的生理活性;

早期蛋白(E或β):主要编码非结构蛋白;

晚期蛋白(L或γ):主要编码CMV的结构蛋白(衣壳蛋白、被膜蛋白、包膜蛋白等),促进新病毒的重装和形态变化,形成复制的循环体系。

即CMV基因的表达始于IE蛋白,早期蛋白的表达依赖于功能性的IE蛋白的出现,在DNA复制结束后,L基因收到早期蛋白的激活作用,开始表达晚期蛋白。

图2:巨细胞病毒的蛋白结构

三、CMV在不同项目抗原的选择

血清学检测不仅是目前CMV感染筛查的首选方法,对CMV感染风险判断具有重要价值。在感染初期,机体会产生IgM抗体,并持续3-4个月,几周后产生IgG抗体并持续终身。

 

1)IgM的选择

当机体初次感染CMV后,发现不同患者之间所引起免疫应答的抗原表位存在差别;在感染初期(0.5-2周内),少部分人群中主要以IE1、p52抗原表位与IgM产生特异性反应;在初次感染后3-4周后,更多人群以IE1、IE2、p52、pp65等多个抗原表位与IgM产生特异性免疫应答。这与CMV感染宿主后完成其基因组的转录表达相一致。由此可见,CMV感染宿主后主要以多组抗原刺激机体产生IgM免疫应答反应(见图3)。

图3:CMV感染后参与IgM免疫应答的抗原

2)IgG的选择

在检测IgG的过程中发现,IE1、IE2、p52、pp65等多个抗原表位与IgG产生特异性免疫应答,随着感染时间的增加,多个抗原表位刺激产生的免疫应答更稳定。因此,与CMV-IgG发生免疫应答的主要为多组抗原表位(见图4)

图4:CMV感染参与IgG免疫应答的抗原

研究表明,在CMV感染的不同阶段,其引起宿主免疫应答的抗原表位略有不同,无论在原发感染还是继发感染阶段,均为多重抗原表位引起的免疫应答,这与上述研究多重抗原引起的免疫应答是一致的;其他研究也有证实,多个抗原在机体的体液免疫过程中发挥重要作用,如pp28蛋白、pp150蛋白、gM和gN组成的gCⅡ复合物、gH,gO和gL组成的gCⅢ复合物等是中和反应中重要的抗原。因此,参与CMV免疫应答过程的抗原是多重抗原复合物,检测CMV抗体的最佳抗原选择应为天然抗原(见图5)。

图5:样本血清对巨细胞病毒蛋白的免疫应答

在荷兰Groningen医学院的研究中发现,分别检测重组抗原和天然抗原与血清中抗体的特异性反应,结果证明,天然抗原与患者血清中的特异性抗体的结合能力更高,天然抗原来源的各组抗原显著高于重组蛋白与血清中的特异性反应(见图6)。

图6:不同来源的抗原与血清中抗体的反应性

在德国海德堡大学的研究中,比较了天然抗原和重组抗原复合物(pp150、pp28、gB2、pp52)的性能(包括敏感性和特异性),从结果显示,天然抗原比重组蛋白的敏感性更高,特异性也更高;不仅如此,在ROC曲线的曲线面积可知,无论是IgM、IgG,天然抗原的检测效果明显优于重组抗原;也就是说,天然抗原是CMV-IgM和CMV-IgG的最佳抗原选择(见表2和图5)。

图5:基于天然抗原与重组抗原混合物的性能比较

四、总结

综上所述,CMV在人群中存在普遍感染及对免疫力降低人群造成多种器官性疾病而广受关注,血清学抗体检测不仅帮助临床判断感染类型,还可为临床诊断及干预提供有力依据。因此,合理的选择抗原是准确的检测CMV抗体的重要保障,通过了解CMV的基因组表达及国际的实证可知,在CMV-IgM和CMV-IgG抗体检测的抗原选择中,天然抗原是最优选择方案。

参考文献:

【1】Combination ofnative and recombinant cytomegalovirus antigens in a new ELISA for detection ofCMV-specific antibodies

【2】againstimmediate-early, early and late human cytomegalovirus proteins in patients withHCMV infections

【3】Humoral ImmuneResponse to Proteins of Human Cytomegalovirus Latency-Associated Transcripts

【4】Current strategiesand future directions for the prevention of transfusion-transmittedcytomegalovirus

【5】IgG, IgM and IgAantibody responses against immediate-early, early and late humancytomegalovirus proteins in patients with HCMV infections

【6】Tegument Proteins ofHuman Cytomegalovirus

【7】CytomegalovirusTegument Proteins and the Development of Novel Antiviral Therapeutics

【8】Humoral ImmuneResponse against Human Cytomegalovirus (HCMV)-Specific Proteins after HCMVInfection in Lung Transplantation as Detected with Recombinant and NaturallyOccurring Proteins

【9】Bright and Early:Inhibiting Human Cytomegalovirus by Targeting Major Immediate-Early GeneExpression or Protein Function

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