Detection and Characterization of human RSV in clinical samples and evaluation of protective efficacy of rAd-based RSV vaccine against the human RSV isolate

Abstract

Respiratory syncytial virus(RSV)는 영유아 또는 면역력이 저하된 노인이나 환자에서 하부 호흡기 질환을 일으키는 대표적인 병원체이다. 호흡기 병원체로써의 중요성에도 불구하고 아직 RSV에 대한 효과적이며 승인 받은 백신은 없는 상태이다. RSV는 11개의 바이러스 단백질로 구성되어 있다. 그 중에서 G 단백질은 바이러스가 숙주세포에 부착하는데 관여하는 단백질이며 항바이러스 면역반응에서 주요한 방어항체를 유도한다. 또한 RSV는 G 단백질의 염기 서열 변이에 따라 A와 B의 아형으로 나뉜다. 이 실험에서 우리는 호흡기 감염을 나타내는 환아로부터 얻은 비강세척액에서 RSV의 유전자에 특이적인 primer를 이용한 역전사 중합 효소 연쇄반응을 통해 human RSV를 성공적으로 검출하였으며 세포 배양 방법으로 바이러스를 분리하였다. 또한 G 단백질의 염기 서열에 근거하여 환아에서 분리한 RSV 야생주를 아형으로 나누고 유전적인 다양성을 확인하였다. RSV야생주를 이용하여 이전에 제작된 RSV 백신의 효능을 확인하기 위해 RSV 양성을 나타나는 환아 샘플 중에서 하나를 선택하여(분리된 년도와 샘플 수집 순서에 따라‘RSV09-8’로 명명됨) HEP-2 cell에서 이 바이러스를 적응시키고 대량으로 분리하였다. 이렇게 얻어진 RSV09-8을 이전에 제작된 RSV 백신인 rAd/3XG로 면역화한 쥐에 감염시킨 결과 대조군에 비해 rAd/3XG로 면역화한 쥐는 RSV09-8 의 감염을 완벽하게 방어할 수 있음을 보여주었다. 결론적으로, 이 실험을 통해 국내의 RSV야생주의 유행 아형을 확인할 수 있었고 동시에 유전적 다양성과 특징들을 확인할 수 있었다. 또한 분리된 야생주를 이용한 동물 실험에서 rAd/3XG가 RSV야생주에 대해서도 교차 면역반응을 나타낼 수 있음을 보여주고 있다.;Respiratory syncytial virus (RSV) is an important cause of upper and lower respiratory tract illness mainly in infants and young children worldwide. Despite its importance as a respiratory pathogen, there is no safe and effective approved vaccine for RSV currently. RSV consists of 11 viral proteins: Of the eleven, the G protein is glycoprotein which is responsible for viral attachment and important for protective antiviral immune response. Also RSV is divided into two major groups, A and B, based on sequence variation within the G protein. In this study, I have detected the human RSV by using reverse-transcriptase polymerase chain reaction assay (RT-PCR) in nasopharyngeal aspirates and isolated the virus by cell culture method. Also, I have identified the virus subgroup and investigated the genetic variability based on G gene sequences. For further study, I chose one RSV isolate (named 'RSV09-8' based on the year of isolation and order of sampling) among the RSV positive samples and adapted this virus to HEp-2 cells and successfully amplified the RSV09-8 on a large-scale. Using RSV09-8, I have tested the cross-protective efficacy of previously reported RSV vaccine against RSV A2, rAd/3XG. To test whether this rAd/3XG has a similar efficacy to RSV09-8, I challenged rAd/3XG-immune mice with RSV09-8 and have found that the single intranasal immunization completely protected the mice. Taken together, this study is of importance to understand the genetic characters and distribution of genotypes of seasonal hRSV epidemics and phylogenetic relationships between RSV isolates in Korea. Furthermore, my data demonstrate that rAd/3XG vaccine has cross-protective efficacy to field-isolated human RSV in murine model.