Protective immunity induced by a novel H-2Kb-restricted CTL epitope from Hepatitis C Virus

Abstract

C형 간염 바이러스 (Hepatitis C virus: HCV)는 급성간염은 물론 만성화 경향 및 간암의 발생률이 높은 것이 특징인 바이러스이다. HCV는 비세포독성 바이러스로서, 체내 바이러스 제거 및 병리학적 진행과정에 있어서 cell-mediated immmune response가 중요하게 작용할 것으로 생각된다. 따라서, CTL 반응의 특성을 규명하고, 보다 효과적인 T 세포 백신을 개발하기 위해 HCV로부터 cytotoxic T lymphocyte (CTL)이 인식하는 epitope을 찾아내는 것은 중요한 의미를 지닌다. 본 연구에서는 C57BL/6 마우스를 이용하여 HCV에서 CTL이 특이적으로 인식하는 펩타이드를 밝혀냈고, 이 epitope이 HCV 항원을 발현하는 재조합 종두 바이러스의 감염에 있어서 보호면역 효과를 낸다는 것을 확인 하였다. 먼저 C57BL/6의 MHC class I 분자인 H-2K^b 와의 결합에 필요하다고 알려진 anchor residue를 기초로 하여 HCV의 core 및 NS3 서열 중 8개에서 9개의 아미노산으로 구성된 23가지의 펩타이드를 합성한 뒤, 이 펩타이드와 H-2K^b 사이의 결합력을 측정하였다. 이 결과로부터 H-2K^b에 결합력이 있는 9가지의 펩타이드를 선별하였고, 이들이 실제로 CTL에 의해 인식되어질 수 있는 epitope 부위인지를 확인하기 위해 세포증식 및 세포독성 실험을 수행하였다. HCV의 NS3 protein부위를 발현하는 재조합 종두 바이러스를 C57BL/6 마우스에 면역 시켜서 유도된 임파구가 AVA라 표현된 펩타이드의 존재 하에 증식 반응을 일으키는 것이 관찰되었고, 이 펩타이드를 표면에 발현하는 세포에 대한 세포 독성을 보인다는 것을 확인할 수 있었다. 즉, AVA 펩타이드가 H-2K^b-restricted CTL epitope임이 확인된 것이다. 다음으로 이 펩타이드가 바이러스 감염에 대한 보호면역 효과를 낼 수 있는지를 확인 하기 위해 이 펩타이드를 C57BL/6 마우스에 면역한 뒤, HCV의 NS3 protein부위를 발현하는 재조합 종두 바이러스를 주사하여 바이러스의 제거 정도를 비교해보았다. 그 결과 AVA 펩타이드로 면역한 경우 효과적으로 바이러스가 제거되는 것을 확인하였다. 이상의 결과를 종합해볼 때, 새롭게 발견된 AVA 펩타이드는 H-2K^b-restricted CTL epitope이며, 이 펩타이드에 의해 유도된 CTL 반응이 생체 내에서 바이러스 감염에 대해 보호면역 효과를 낼 수 있다는 것을 확인하였다. 따라서, 본 연구 결과는 HCV 항원에 대한 CTL 반응의 특성 및 HCV 감염에 대한 펩타이드 백신의 개발과 이에 관련된 연구를 수행하는데 크게 기여할 것이라 생각된다. ; Hepatitis C virus (HCV) is a noncytopathic, hepatropic virus that causes acute and chronic hepatitis and hepatocellular carcinoma. The cellular immune response to HCV is thought to be responsible for viral clearance and immunopathogenesis during the infection. Therefore, it is of great importance to define cytotoxic T lymphocyte (CTL) epitopes from HCV, which provides the basis of characterization of the CTL responses and development of T-cell vaccine against the infection. In this study, a novel CTL epitope was defined and it was demonstrated that the epitope generated protective immunity against infection of recombinant vaccinia virus encoding HCV antigens. Twenty-three synthetic peptides, which were selected on the basis of H-2K^b-binding motif from HCV core and NS3 protein, were tested about their binding affinity to H-2K^b molecule by MHC-stabilizing assay using RMA-S cell line. Nine peptides (LTC, ADL, SFS, ITQ, KAV, ATL, AVA, RRG, and AGD) showed relatively high binding capacity. Immunogenicity of these 9 peptides was examined by proliferation assay of lymphocytes from HCV antigen-primed C57BL/6 mice. AVA (AVAYYRGL) peptide drived from nonstructural (NS) 3 protein, showed relatively high proliferation-stimulatory effect. To define this peptide as a CTL epitope, we assayed cytotoxic activity with lymphocytes of the mice primed with recombinant vaccinia virus containing HCV NS3 genes as effectors against peptide-pulsed targets. The resulting immune T cells effectively lysed the target cells pulsed with AVA peptide, indicating the peptide being an H-2K^b-restricted CTL epitope. Protective immunity, achieved by the HCV antigen-specific CTL, was examined by viral titration of peritoneal fluid from virus-challenged mice after vaccination. The mice immunized with AVA peptide showed effective viral clearance. These results suggest that peptide vaccines can be antivirally protective in vivo, thus encouraging further search for appropriate peptides that may be used as T-cell vaccines.