Hemagglutinin Receptor Binding Avidity Drives Influenza A Virus Antigenic Drift

Speaker: Chien‐Sin Chen

Advisor: Li‐Kwan Chang Ph.D.

Scott E. Hensley, Suman R. Das, Adam L. Bailey, Loren M. Schmidt, Heather D. Hickman, Akila Jayaraman, Karthik Viswanathan, Rahul Raman, Ram Sasisekharan, Jack R. Bennink, Jonathan W. Yewdell

Science 326: 734‐6, 2009

We might suffer from needle every year

http://www.flickr.com/photos/ifrc/2323786362/http://www.canada.com/health/plans+autumn+swine+vaccination+campaign/1774845/story.html

Flu: pandemic and seasonal

• Worldwide

• Several years or decades

http://www.who.int/csr/don/h1n1_20090706a_1100.png

http://www.ifpma.org/Influenza/index.aspx?005_Influenza_Vaccines/001a_Influenza_Vaccines.html

• Local

• Every year

Influenza virus

• A, B and C type

• “‐” ssRNA genome

• Diameter: 80 ~ 120 nm

http://www.infection-research.de/news/detail/pressrelease/comparing_swine_and_seasonal_flu_in_ferrets

http://www.ifpma.org/influenza/index.aspx?25

Nat Rev Microbiol 3: 591-600, 2005

• Infect respiratory tract 

• HA and NA determine its antigenicity and infection specificity

HA and NA: gate between virus and host

• HA: binds sialic acid

• NA: cuts sialic acid

• Sialic acid: cell surface glycan

http://www.flutrackers.com/forum/showthread.php?p=338891

RBC precipitate

hemagglutinate

HA and NA: antigenic shift and drift

mildly and gradually                              abruptly

http://www.latebytes.nl/archives/informatie-en-design/

Specific aim

• What is the mechanism ?

Experiment design

W

W

1

2

3

Evaluation

SequencingCell binding ability

Antibody escape ability

Passaging PR8 in vaccinated mice select virus with HA mutation

W

1 generation 1 (G1)

Mutants (G1) have better cell binding avidity than wild type

Avidity, the combined strength• For same substance, binding ability is proportional to binding avidity

http://rheuma.bham.ac.uk/teaching/immunity2/igg_classes.htm

Mutants (G1) escape from antibody by raising cell binding avidity

Polyclonal antibody (pAb) still binds mutated HA

There is positive correlation between cell binding and pAb escape ability

Passaging mutant (G1) virus to naïve mice selects mutants (G2) with additional mutation on HA 

decreasing cell binding avidity

W

1

2

E156KE246GE158K

Mutation on E156K of HA enhance cell binding avidity and simultaneously modulate antigenicity

E156K series

as bad as wild type

not too bad

Mutants (G3), re‐selected through vaccinated mice, have improved cell binding and pAb escape ability

W

1

2

3

G1

G2

G3

G1

G2

G3

Hypothesis:new model of antigenic drift

• Host immunity modulates cell binding avidity as primary evolutional response, and antigenicity change is by‐product

• Cell binding avidity fluctuates but antibody escape ability is steady raised

E156KE156KE158KE246G

Thanks for your attention