Tools for Studying Human Enteroviruses and the Serological Immune Responses They Elicit

Abstract

Enterovirukset ovat joukko vaipattomia yksijuosteisia RNA-viruksia, jotka aiheuttavat sekä lieviä että vakavia sairauksia. Poliovirukset ovat tunnetuimpia ihmisten enteroviruksia, mutta onnistuneiden rokotekampanjoiden ansiosta, uudet tapaukset ovat harvinaisia. Enterovirukset tuottavat vuositasolla merkittäviä kuluja yhteiskunnallisesti, sillä ne aiheuttavat flunssaa ja pahentavat hengitystieoireita astmaatikoilla. Enterovirusinfektiot on myös liitetty tyypin 1 diabetekseen ja muihin autoimmuunitauteihin. Enterovirusten ja kroonisten tautien yhteyksien tutkiminen on kuitenkin haastavaa ja uusia immunologisia ja serologisia työkaluja tarvitaan.

Tämän tutkielman osana tuotettiin rekombinanttisia proteiineja ja vasta-aineita, joita voidaan käyttää enterovirusten ja niiden aiheuttamien tautien tutkimisessa. Rotan hybridoomasoluissa tuotettava 3A6 anti-enterovirus vasta-aine on osoittautunut laajaa enteroviruskirjoa tunnistavaksi yleistyökaluksi viruksen suoraa osoitusta varten. Työn tuloksena syntyneet VP1 proteiinit vuorostaan ovat osoittautuneet toimiviksi koettimiksi enterovirusvasta-aineille serologisissa näytteissä aiemmin sairastettujen enterovirusinfektioiden tutkimisessa.

Tuotettuja antigeeneja käytettiin vasta-ainevasteiden tutkimiseen hiirten ja eri ikäisten ihmisten seeruminäytteistä. Löydösten perusteella vasta-ainevasteet ei- rakenteellisille 2A ja 3C proteaaseille ovat aikuisissa hyviä osoittajia akuutille enterovirusinfektiolle. Havaitsimme myös, että vasta-ainevasteet VP1-proteiineille ovat vähemmän ristiinreagoivia lapsissa, kuin aikuisissa, mutta niiden käyttö enterovirusten serodiagnostiikassa alle puolenvuoden ikäisille lapsille ei ole järkevää korkeiden äidin vasta-ainetasojen vuoksi. Antigeenien toimivuutta enteorvirusvasta- aineiden havaitsemiseen testattiin suurempiin kohortteihin skaalautuvassa multiplex- asetelmassa. Tämä on tärkeää, sillä taudinaiheuttajien ja (kroonisten) tautien yhteyksien tutkimiseen tarvitaan usein suuria näytemääriä riittävän statistisen voiman saavuttamiseksi.

Enteroviruses are a group of non-enveloped single stranded-stranded positive RNA viruses that cause illnesses both mild and severe. Polioviruses are the most well- known and studied human enteroviruses, but due to successful vaccination campaigns new cases are exceedingly rare. Enteroviruses have significant societal costs yearly as they cause common cold and asthma exacerbations. Enteroviruses have also been linked to type 1 diabetes and other autoimmune diseases. Studying the link between enteroviruses and chronic diseases is challenging. Thus, new immunological and serological tools are needed.

Recombinant proteins and monoclonal antibodies for studying enteroviruses and associated diseases were produced during this Ph.D project. The 3A6 anti- enterovirus monoclonal antibody produced in rat hybridoma cells has proven to be a good tool for directly detecting a broad range of enteroviruses. The recombinant VP1-proteins on the other hand have proven effective tools in detecting antibodies against enteroviruses to show prior enterovirus infections from serological samples. Antibody responses to enteroviruses were studied in serum samples from both mice and human subjects of different ages. Antibody responses to non-structural proteins 2A and 3C were found to be good indicators for an acute enterovirus infection, especially in adults. Cross-reactivities towards VP1 proteins from different enterovirus species were found to be less extensive in young children than adults, but the waning levels of maternal antibodies were determined to be a confounding factor in studying sera from children under 6 months of age, limiting the usefulness of serological assays for that age group. The performance of the antigens was tested in a multiplex setting that can be adapted to testing larger cohorts for antibodies against enteroviruses. This is crucial as high number of samples is often required for sufficient statistical power to show linkage between pathogens and (chronic) diseases.