노로바이러스에 대한 다른 조직혈액형 항원을 가진 다른 조직혈액을 가진 인간 지원자의 감수성

노로바이러스는 인간에게 급성 위장염을 일으키는 단일 가닥 포지티브 센스 RNA 바이러스입니다. 프로토타입 Norwalk 바이러스(NV)는 1968년 오하이오주 Norwalk에 있는 초등학교에서 발생한 급성 위장염의 대규모 발생에서 확인되었습니다. 그 이후로 많은 균주가 처음 분리된 위치에 따라 설명되고 명명되었습니다. 유전적으로 Norovirus는 Caliciviridae(CV)의 4개 속 중 하나에 속합니다. 계통발생학적 분석에 따르면 노로바이러스 속은 5개의 유전자군으로 나뉘며 각 유전자군은 유전자 군집으로 더 나눌 수 있습니다. 적어도 30개의 노로바이러스 유전자 클러스터가 확인되었습니다.

노로바이러스는 개발도상국과 선진국 모두에서 모든 연령대의 개인에게 영향을 미치는 급성 위장염의 비세균성 전염병의 가장 중요한 원인으로 인식되어 왔습니다. 이러한 발발은 일반적으로 발병률이 높으며 탁아소, 학교, 식당, 여름 캠프, 병원, 요양원, 선박(민간 및 군 모두) 및 배치된 군대에서 발생했습니다. 바이러스는 전염성이 강하고 오랜 시간 동안 환경에서 생존할 수 있습니다. 그들은 환경 표면과의 접촉 및 사람 간 전염을 통해 퍼집니다. 노로바이러스는 일반적으로 중등도에서 중증의 설사를 유발하며 이 질병은 종종 무력화되며 어린이와 노인에게 치명적일 수 있습니다. 가장 중요한 공중 보건 문제는 노로바이러스가 대규모 수인성 및 식품성 발병을 일으켜 바이러스가 범주 B 병원체로 분류될 수 있다는 것입니다.

노로바이러스는 또한 여러 군사적 발생에 연루되어 있습니다. 1991년 걸프전 당시 미군에서 분리된 "Desert Shield 바이러스"(DSV)는 이후 노로바이러스로 확인되었습니다. 유사하게 최근에 보고된 아프가니스탄의 영국군에 영향을 미치는 급성 위장염의 "신비한" 공격도 노로바이러스에 의해 발생했습니다. 노로바이러스 관련 위장염의 대규모 발생은 유람선 선상에서 발생한 것과 유사하게 미 해군 선박에서 흔히 발생합니다. 1998~1999년 미해군 전투함 5척에서 급성 위장염을 감시한 결과, 항구 방문 후 태평양과 인도양에 배치된 모든 함정에서 노로바이러스 급성 위장염이 대규모로 발병한 것으로 나타났습니다. 질병의 급속한 확산으로 인해 선박의 많은 부서와 부대는 발병이 절정에 달하는 동안 기능을 수행할 수 없었습니다.

노로바이러스는 다음과 같은 이유로 연구하기 어렵습니다. 1) 그들은 유전적으로나 항원적으로 매우 다양하고 별개의 유전적 정체성을 가진 여러 변종이 동일한 커뮤니티에서 함께 순환하므로 진단 및 질병 통제가 극도로 어렵습니다. 2) 바이러스는 세포 배양에서 배양할 수 없으며 3) 노로바이러스 연구를 위한 작은 동물 모델이 존재하지 않습니다. 1990년에 이 응용 프로그램의 공동 연구자 중 한 사람이 프로토타입 Norwalk 바이러스(NV)의 분자 복제를 통해 노로바이러스 및 기타 속의 연구에서 급속한 발전을 이루었습니다. 그러나 노로바이러스 감염, 병인, 면역학 및 숙주 범위에 대한 많은 문제는 아직 알려지지 않았습니다.

노로바이러스 수용체의 발견은 노로바이러스의 병인 및 역학을 평가할 수 있는 새로운 기회를 제공합니다. 노로바이러스 감염과 관련된 숙주 유전적 요인은 원래 노로바이러스에 대한 항체가 없는 개인의 약 20-30%가 NV에 대한 도전 후에 감염되지 않았기 때문에 1990년대 노로바이러스 복제 이전에 많은 연구자들에 의해 제안되었습니다. 건강을 유지한 가족은 아픈 가족과 동일한 수준으로 노로바이러스에 노출된 가족에 모여 있었습니다. 또한, NV에 대한 기존 항체는 NV 감염에 대해 보호적이지 않은 반면 NV에 대한 높은 수준의 항체를 가진 개인은 항체가 없는 개인보다 NV에 더 취약했습니다. 이러한 관찰은 면역 반응 외에도 노로바이러스 감염의 숙주 특이성을 제어하는 ​​또 다른 요인이 있음을 나타냅니다.

우리는 최근 노로바이러스가 인간의 혈액형 항원을 수용체로 인식한다는 사실을 발견했습니다. 서로 다른 유전적 클러스터를 나타내는 서로 다른 노로바이러스의 재조합 캡시드 단백질을 사용하여 숙주 루이스, 분비자 및 ABO 혈액형에 의해 정의되는 인간 조직 혈액형 항원에 대한 노로바이러스의 4가지 결합 패턴을 확인했습니다. 이 발견은 질병을 통제하기 위한 전략을 개발하기 위한 새로운 접근법을 제공합니다. 구체적으로 노로바이러스가 장 상피세포 표면의 조직혈액형 항원을 수용체로 의존한다면 바이러스와 수용체의 상호작용을 억제하는 화합물을 노로바이러스에 대한 항바이러스제로 개발할 수 있을 것이다. 이 발견은 특정 노로바이러스 감수성과 특정 조직 혈액형 항원 존재 사이의 관계를 확인하고 향후 개입(약물 및 백신)을 평가하기 위한 모델을 확립하려는 이 프로토콜의 기초를 제공합니다.

조직 혈액형 항원의 당 모이어티와 NV 상호작용의 특이성은 분비자로부터의 모유, 분비자 인간 혈액형 항원(HBGA)에 특이적인 단클론 항체, 합성 올리고당 접합체에 의한 결합의 특이적 차단으로 나타났습니다. 분비 항원을 포함하고 조직을 α1,2 fucosidase로 처리합니다. NV는 또한 분화된 CaCo2 세포에 결합하고 분화된 CaCo2 세포는 인간 조직 혈액형 항원을 발현합니다. α1,2-연결 푸코실-트랜스퍼라제 cDNA로 중국 햄스터 난소(CHO) 세포를 형질감염시켜 NV 바이러스 유사 입자(VLP)의 부착을 허용했습니다. 결합된 rNV VLP는 37oC에서 세포를 배양한 후 내재화되었습니다.

분비 상태와 Norwalk 바이러스(NV)에 대한 감수성 사이의 연관성을 추가로 조사하기 위해 Emory University 의과대학의 Christine Moe 박사와 협력하여 자원 봉사자 챌린지 연구를 진행했습니다. 이 연구는 인간 챌린지 연구에 사용되는 최초의 노로바이러스 균주인 프로토타입 NV를 활용했습니다. 77명의 NV에 도전한 지원자의 타액 샘플을 분비 상태 및 NV 결합에 대해 테스트했습니다. 77명의 지원자 중 55명(71%)이 비서였습니다. 55개의 분비자 중에서, 34개(62%)는 챌린지 후 NV로 감염되었고 41개(75%) 결합된 NV 재조합 VLP로부터의 타액으로 감염되었다. 22명의 비분비 자원자로부터 얻은 타액 샘플 중 어느 것도 NV 바이러스 유사 입자(VLP)에 결합하지 않았으며 이들 중 어느 것도 NV 챌린지 후에 감염되지 않았습니다. NV에 대한 감수성은 노로바이러스 변종에 결합하는 숙주의 능력에 의해 적어도 부분적으로 결정된다는 것을 강력하게 제안합니다.

보다 최근에 우리는 노로바이러스의 다른 변종이 유사한 숙주 특이성 패턴을 갖고 14개의 노로바이러스 검사를 기반으로 결합 패턴을 7로 확장했는지 여부를 결정하기 위한 연구를 수행했습니다. 7가지 패턴은 HBGA의 3가지 주요 에피토프(A/B, H 및 Lewis)와의 상호 작용에 따라 A/B 결합 그룹과 Lewis 결합 그룹의 두 그룹으로 분류되었습니다. A/B 결합 그룹의 균주는 A 및/또는 B 및 H 항원을 인식하지만 루이스 항원은 인식하지 않는 반면, 루이스 결합 그룹의 균주는 루이스 및/또는 H 항원에만 반응합니다. 이 분류는 또한 수용체 결합 인터페이스 내의 최대 2개의 결합 부위가 NV/HBGA 상호작용에 관여하는 노로바이러스/HBGA 상호작용의 모델로 귀결되었습니다. A, B 및 H 측쇄는 A/B 결합 균주에 의한 결합을 담당하고 루이스 에피토프는 루이스 결합 균주를 담당합니다. 계통발생학적 분석은 동일하거나 밀접하게 관련된 결합 패턴을 가진 균주가 클러스터링되는 경향이 있음을 보여주었지만 두 결합 그룹의 균주는 유전자군 I 및 II 모두에서 발견될 수 있습니다. 우리의 결과는 노로바이러스가 숙주 범위가 넓고 인간 HBGA가 노로바이러스 진화에 중요한 역할을 한다는 것을 시사합니다.

인간 노로바이러스는 체외에서 배양하거나 동물을 감염시킬 수 없기 때문에 감염의 병리생물학을 연구하기 위해 인간 지원자 챌린지 연구를 수행할 필요가 있습니다. 이 연구는 노로바이러스가 노로바이러스의 병인 및 면역학에서 근본적인 좁은 숙주 범위를 가지고 있다는 개념을 더욱 발전시킬 것입니다. 또한 최근에 수용체에 대한 노로바이러스 부착을 특별히 차단하는 12개 이상의 화합물을 확인했습니다. 인간 챌린지 연구는 또한 바이러스 복제(항바이러스 약물)를 차단하는 능력과 관련하여 이러한 새로운 화합물의 평가에 사용할 수 있는 모델을 확립해야 합니다. 또한, 우리 연구는 획득 면역이 백신 개발에 잠재적으로 유용한 숙주 면역에 대한 추가 정보를 제공할 수 있는 노로바이러스 감염의 독립적인 요인인지 여부를 재평가할 것입니다. 마지막으로, 이 연구는 연구 대상이 통과한 설사 대변을 수집하여 노로바이러스 챌린지 균주의 뱅킹을 허용할 것입니다. 위에서 언급한 바와 같이 추가 검체를 보관하는 것은 바이러스가 시험관 내에서 배양될 수 없고 바이러스에 감염된 사람으로부터 분리되어야 하기 때문에 향후 임상 시험에 매우 중요합니다.

특정 챌린지 연구는 하나의 챌린지 균주만을 사용하고 인간 임상 시험에 사용되는 모든 챌린지 균주는 피험자에게 투여하기 전에 별도의 IND 및 FDA 승인을 받아야 합니다.