CpG-олигодезоксинуклеотиды (или CpG ODN ) представляют собой короткие одноцепочечные синтетические Молекулы ДНК, которые содержат цитозин трифосфат дезоксинуклеотид («C»), за которым следует гуанин трифосфат дезоксинуклеотид («G "). «P» относится к связи фосфодиэфир между последовательными нуклеотидами, хотя некоторые ODN вместо этого имеют модифицированный фосфоротиоатный (PS) каркас. Когда эти мотивы CpG неметилированы, они действуют как иммуностимуляторы. Мотивы CpG считаются связанными с патогенами молекулярными паттернами (PAMP ) из-за их большого количества в микробных геномах, но их редкости в геномах позвоночных. CpG PAMP распознается рецептором распознавания образов (PRR ) Toll-Like Receptor 9 (TLR9 ), который конститутивно экспрессируется только в В-клетках и плазмацитоиде. дендритные клетки (pDC) у людей и других высших приматов.
С 1893 года было признано, что токсин Коли, смесь лизата бактериальных клеток, обладает иммуностимулирующими свойствами, которые могут снизить прогрессирование некоторых карцином, но только в 1983 году Tokunaga et al. определенно идентифицировали бактериальную ДНК как основной компонент лизата, который вызывал ответ. Затем, в 1995 году Krieg et al. продемонстрировали, что мотив CpG в бактериальной ДНК отвечает за иммуностимулирующие эффекты, и разработали синтетический CpG ODN. С тех пор синтетические CpG ODN были в центре внимания интенсивных исследований из-за про- воспалительной реакции типа I, которую они вызывают, и их успешного использования в качестве вакцин адъювантов.
Синтетические CpG ODN отличаются от микробной ДНК тем, что они имеют частично или полностью фосфоротиоатный (PS) каркас вместо типичного фосфодиэфирного каркаса и поли G-хвост на 3 'конце, 5' конце или на обоих концах. Модификация PS защищает ODN от разрушения нуклеазами, такими как ДНКаза в организме, а поли-G-хвост увеличивает клеточное поглощение. Поли-G-хвосты образуют межмолекулярные тетрады, которые приводят к агрегатам с высокой молекулярной массой. Эти агрегаты ответственны за повышенную активность, которую придает последовательность поли G; не сама последовательность. Было показано, что многочисленные последовательности стимулируют TLR9 с вариациями количества и местоположения димеров CpG, а также точных последовательностей оснований, фланкирующих димеры CpG. Это привело к созданию пяти неофициальных классов или категорий CpG ODN на основе их последовательности, вторичных структур и воздействия на мононуклеарные клетки периферической крови человека (PBMC ). Пятью классами являются: класс A (тип D), класс B (тип K), класс C, класс P и класс S. Важно отметить, что во время процесса обнаружения «классы» были определены лишь намного позже, когда Стало очевидным, что ODN с определенными характеристиками вызывают специфические ответы. По этой причине в большинстве ODN, упоминаемых в литературе, используются номера (например, ODN 2006, ODN 2007, ODN 2216, ODN D35, ODN K3 и т. Д.). Эти числа являются произвольными и получены в результате тестирования большого количества ODN с небольшими вариациями в попытках найти оптимальную последовательность. Кроме того, в некоторых документах описанным ранее ODN будут даваться разные имена, что еще больше усложняет соглашение об именах.
Один из первых ODN класса A, ODN 2216, был описан в 2001 году Krug et al. Этот класс ODN отчетливо отличался от ранее описанного ODN класса B (т.е. ODN 2006) тем, что он стимулировал продукцию больших количеств интерферонов I типа, наиболее важным из которых является IFNα, и индуцировал созревание плазмоцитоидных дендритных клеток. ODN класса A также являются сильными активаторами NK-клеток посредством непрямой передачи сигналов цитокинов.
Структурные особенности, определяющие ODN класса A:
ODN класса A обычно содержат от 7 до 10 PS-модифицированных оснований на одном или обоих концах, которые сопротивляются разрушению под действием нуклеаз и увеличить долговечность ODN. Вышеупомянутые правила строго определяют класс, но в рамках этих «правил» возможна изменчивость последовательности. Также следует отметить, что изменения в последовательности повлияют на величину отклика. Например, внутренняя последовательность палиндрома может иметь длину от 4 до 8 пар оснований и варьироваться в порядке оснований, однако шаблон 5'- Pu Pu CG Pu Py CG Py Py-3 'оказался наиболее активным по сравнению с несколькими другими последовательностями. Поли-G-хвост, обнаруженный на любом конце цепи ДНК, может различаться по длине и четному количеству (тип D имеет поли-G-последовательность только на 3'-конце), но его присутствие имеет решающее значение для активности молекулы.
Krieg et al. был первым, кто описал ODN класса B в 1995 году. ODN класса B (т.е. ODN 2007) являются сильными стимуляторами созревания В-клеток и моноцитов человека. Они также стимулируют созревание pDC, но в меньшей степени, чем ODN класса A и очень небольшие количества IFNα.
Структурные особенности, определяющие ODN класса B:
Самые сильные ODN в этом классе имеют три 6-мерные последовательности. B ODN широко изучались в качестве терапевтических агентов из-за их способности вызывать сильный гуморальный иммунный ответ, что делает их идеальными в качестве вакцины адъюванта.