Concatenated Multitype L2 Fusion Proteins as Candidate Prophylactic Pan-Human Papillomavirus Vaccines

Abstract

BackgroundVaccination with minor capsid protein L2 induces antibodies that cross-neutralize diverse papillomavirus types. However, neutralizing antibody titers against the papillomavirus type from which the L2 vaccine was derived are generally higher than the titers against heterologous types, which could limit effectiveness against heterologous types. We hypothesized that vaccination with concatenated multitype L2 fusion proteins derived from known cross-protective epitopes of several divergent human papillomavirus (HPV) types might enhance immunity across clinically relevant HPV genotypes.MethodsAntibody responses of mice (n = 120) and rabbits (n = 23) to vaccination with HPV-16 amino-terminal L2 polypeptides or multitype L2 fusion proteins, namely, 11-200 × 3 (HPV types 6, 16, 18), 11-88 × 5 (HPV types 1, 5, 6, 16, 18), or 17-36 × 22 (five cutaneous, two mucosal low-risk, and 15 oncogenic types), that were formulated alone or in GPI-0100, alum, or 1018 ISS adjuvants were compared with vaccination with L1 virus-like particles (VLPs), including Gardasil, a licensed quadrivalent HPV L1 vaccine, and a negative control. Mice were challenged with HPV-16 pseudovirions 4 months after vaccination. Statistical tests were two-sided.ResultsThe HPV-16 L2 polypeptides generated robust HPV-16–neutralizing antibody responses, albeit lower than those to HPV-16 L1 VLPs, and lower responses against other HPVs. In contrast, vaccination with the multitype L2 fusion proteins 11-200 x 3 and 11-88 x 5 induced high serum neutralizing antibody titers against all heterologous HPVs tested. 11-200 × 3 formulated in GPI-0100 adjuvant or alum with 1018 ISS protected mice against HPV-16 challenge (reduction in HPV-16 infection vs phosphate-buffered saline control, P < .001) 4 months after vaccination as well as HPV-16 L1 VLPs, but 11-200 × 3 alone or formulated with either alum or 1018 ISS was less effective (reduction in HPV-16 infection, P < .001).ConclusionConcatenated multitype L2 proteins in adjuvant have potential as pan-oncogenic HPV vaccines.

Human Papilloma Virus Immunogen Creation on the Base of Chimeric Recombinant Protein L2e7

“…Вследствие низкой иммуногенности белка L2 в естественно протекающей инфекции анти-тел против него не возникает вовсе [6]. Однако N-конец белка L2 содержит консервативные эпитопы, к которым возможно образование нейтрализующих антител [14,20,33]. В литера-туре описаны успешные попытки повышения иммуногенности N-конца молекулы L2 путем слияния в одном белке N-концов белка L2 сразу нескольких штаммов [20,21,22,24].…”

“…Некорректное взаи-модействие между остатками цистеина фрагмен-тов L2 и остатками цистеина Е7 предполагается, исходя из-за анализа литературы. Рекомбинант-ный белок, состоящий из пяти слитых N-концов белков L2 различных штаммов вируса, успешно ренатурировался одноступенчатым диализом против PBS [20], то же самое относится и к Пен-тариксу, молекуле, состоящей из 5 слитых вместе копий Е7 различных штаммов вируса папилло-мы человека [41]. Однако в случае слитых вме-сте белков L2 и E7 (например, рекомбинантного белка L2E6E7 [12], вакцины Ta-CIN, состоящей из слитых L2, E6 и E7 ВПЧ-16 [25], а также реком-бинантного белка, состоящего из L2 и E7 ВПЧ-6 [38]), в работах упоминается очистка белка в вос-станавливающих условиях.…”

“…Та-ким образом, при создании вакцины на основе L2 необходимо повысить его иммуногенность. Одним из методов решения этой задачи являет-ся конкатомеризация N-концов L2 различных штаммов ВПЧ [20,21,22,24]. Повышение имму-ногенности в этом случае объясняется наличием в одном белке множества одинаковых эпитопов, что вызывает интернализацию B-клеточных рецепторов на поверхности B-клетки и индук-цию ее пролиферации [1].…”

Human Papillomavirus and Related Diseases - From Bench to Bedside - A Clinical Perspective

“…This polymeric L2 approach gives rise to antisera, that neutralize at higher titers, not only the types included in the multimeric immunogen but also other types. So, immunization against L2 could be a candidate prophylactic pan-human papillomaviruses vaccine (Alphs et al, 2008;Jagu et al, 2009 …”

EUROGIN 2008 roadmap on cervical cancer prevention

“…Although natural infection and immunisation with L1/L2 VLPs fails to elicit anti-L2 antibody responses, vaccination with bacterially expressed L2 protein or peptides derived from L2, results in the production of neutralising antibodies that are protective in animal models. [50][51][52] Studies demonstrate that L2 is poorly exposed in native HPV virions, 53 but 1 or more L2 neutralising epitopes [54][55][56] are exposed when the HPV capsid undergoes a conformational change upon binding to its cellular receptors.…”