SK
Sung‐Youl Ko
Author with expertise in Human Immunodeficiency Virus/Acquired Immunodeficiency Syndrome
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
5
(100% Open Access)
Cited by:
2,092
h-index:
25
/
i10-index:
32
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Enhanced neonatal Fc receptor function improves protection against primate SHIV infection

Sung‐Youl Ko et al.Aug 12, 2014
A mutation in VRC01, a broadly neutralizing, HIV-1-specific antibody, confers enhanced binding to the neonatal Fc receptor, increasing the antibody half-life in the serum and localization in mucosal tissues, where it provides superior protection against rectal simian HIV-1 infection in macaques. The recent discovery of broad and potent anti-HIV-1 antibodies has renewed interest in their use for passive protection against human immunodeficiency virus-1 in humans. This paper describes a mutation in the HIV-specific broadly neutralizing antibody VRC01 that confers enhanced binding to the neonatal Fc receptor and increases the antibody half-life in serum and mucosal tissues. It conferred superior protection in a rectal simian-HIV challenge model in macaques when compared to wild-type VRC01. To protect against human immunodeficiency virus (HIV-1) infection, broadly neutralizing antibodies (bnAbs) must be active at the portals of viral entry in the gastrointestinal or cervicovaginal tracts. The localization and persistence of antibodies at these sites is influenced by the neonatal Fc receptor (FcRn)1,2, whose role in protecting against infection in vivo has not been defined. Here, we show that a bnAb with enhanced FcRn binding has increased gut mucosal tissue localization, which improves protection against lentiviral infection in non-human primates. A bnAb directed to the CD4-binding site of the HIV-1 envelope (Env) protein (denoted VRC01)3 was modified by site-directed mutagenesis to increase its binding affinity for FcRn. This enhanced FcRn-binding mutant bnAb, denoted VRC01-LS, displayed increased transcytosis across human FcRn-expressing cellular monolayers in vitro while retaining FcγRIIIa binding and function, including antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) activity, at levels similar to VRC01 (the wild type). VRC01-LS had a threefold longer serum half-life than VRC01 in non-human primates and persisted in the rectal mucosa even when it was no longer detectable in the serum. Notably, VRC01-LS mediated protection superior to that afforded by VRC01 against intrarectal infection with simian–human immunodeficiency virus (SHIV). These findings suggest that modification of FcRn binding provides a mechanism not only to increase serum half-life but also to enhance mucosal localization that confers immune protection. Mutations that enhance FcRn function could therefore increase the potency and durability of passive immunization strategies to prevent HIV-1 infection.
0
Citation333
0
Save
0

Enhanced Potency of a Broadly Neutralizing HIV-1 Antibody In Vitro Improves Protection against Lentiviral Infection In Vivo

Rebecca Rudicell et al.Aug 21, 2014
Over the past 5 years, a new generation of highly potent and broadly neutralizing HIV-1 antibodies has been identified. These antibodies can protect against lentiviral infection in nonhuman primates (NHPs), suggesting that passive antibody transfer would prevent HIV-1 transmission in humans. To increase the protective efficacy of such monoclonal antibodies, we employed next-generation sequencing, computational bioinformatics, and structure-guided design to enhance the neutralization potency and breadth of VRC01, an antibody that targets the CD4 binding site of the HIV-1 envelope. One variant, VRC07-523, was 5- to 8-fold more potent than VRC01, neutralized 96% of viruses tested, and displayed minimal autoreactivity. To compare its protective efficacy to that of VRC01 in vivo, we performed a series of simian-human immunodeficiency virus (SHIV) challenge experiments in nonhuman primates and calculated the doses of VRC07-523 and VRC01 that provide 50% protection (EC50). VRC07-523 prevented infection in NHPs at a 5-fold lower concentration than VRC01. These results suggest that increased neutralization potency in vitro correlates with improved protection against infection in vivo, documenting the improved functional efficacy of VRC07-523 and its potential clinical relevance for protecting against HIV-1 infection in humans.In the absence of an effective HIV-1 vaccine, alternative strategies are needed to block HIV-1 transmission. Direct administration of HIV-1-neutralizing antibodies may be able to prevent HIV-1 infections in humans. This approach could be especially useful in individuals at high risk for contracting HIV-1 and could be used together with antiretroviral drugs to prevent infection. To optimize the chance of success, such antibodies can be modified to improve their potency, breadth, and in vivo half-life. Here, knowledge of the structure of a potent neutralizing antibody, VRC01, that targets the CD4-binding site of the HIV-1 envelope protein was used to engineer a next-generation antibody with 5- to 8-fold increased potency in vitro. When administered to nonhuman primates, this antibody conferred protection at a 5-fold lower concentration than the original antibody. Our studies demonstrate an important correlation between in vitro assays used to evaluate the therapeutic potential of antibodies and their in vivo effectiveness.
0
Citation264
0
Save