本发明涉及使用重组腺病毒的多价活流感疫苗平台,尤其涉及使用重组腺病毒的禽流感(ai病毒)活疫苗,其中,通过将对人体无害的候选疫苗材料与腺病毒连接,来开发和制备能够同时防御h5型和h7型高致病性禽流感病毒的疫苗候选材料。
背景技术:
流感或流行性感冒是由流感病毒感染引起的呼吸道疾病,并且感染时有诸如寒战、发热、喉咙痛、肌肉疼痛、头痛和咳嗽的症状,并且在严重的情况下会导致致命的并发症,如暴发性肺炎。人流感或禽流感是由a型流感病毒引起的,并在短时间内通过野生鸟类和旅行者传播到世界各地,导致流行病爆发。禽流感(ai)为a型流感病毒(一种带有包膜的无定形rna病毒)。a型流感病毒为属于正粘病毒科的、带有包膜的无定形病毒,是一种由8个分段rna基因组组成的病毒。该病毒通过突变、或重组、或基因组片段的混合被转化为各种类型,每年引起一种新型的流行性感冒,并且还导致周期约为10年的流行病的爆发。流感病毒会在诸如人、鸟和猪的各种宿主细胞中感染并增殖,从而产生大量病毒颗粒。由于这些特征,流感病毒通常具有一种新型的流感病毒,所述流感病毒通过物种之间的基因交换而改变其感染宿主。
流感病毒的类型是如此多样,以致每当流行病发生时就会出现新型病毒。已知三种类型的流感病毒(a、b和c),但大多数人流感或禽流感的流行是由a型流感病毒引起的。根据包膜的ha蛋白和na蛋白的抗原性,a型流感病毒分为各种h型和n型,并且h5n1型和h7n9型是代表性的高致病性ai病毒。由于基因组片段与其它类型的病毒的混合、或重组、或基因组复制过程期间的基因突变,流感病毒在类型转换中非常活跃,并且通过这种过程,正在发生新的流感大流行。另外,由于流感病毒会感染各种动物(例如人、鸟和猪),并且物种间的基因交换是可能的,所以当将ai病毒转染至人时,很有可能通过类型改变将ai病毒转化为人流感病毒。例如,就2009年发生的猪流感而言,其为通过基因组片段的重组而获得的新型流感病毒,而a型流感病毒则感染人、禽和猪宿主细胞。2009年发生的新型猪源a型流感病毒为新型流感病毒,该病毒是在a型流感病毒感染人、禽和猪宿主细胞时通过分段基因组的重组而获得的。在这方面,如果在流行病中感染亚洲h5n1和h7n9禽流感病毒的人增加,则可能出现新的人流感病毒。
根据传播速率、死亡率和人感染情况,ai病毒分为高致病性禽流感(hpai)和低致病性禽流感(lpai),目前在亚洲流行的h5n1和h7n9型为代表性的hpai。由于这些hpai引起感染个体的死亡并且传染迅速扩散,因此其被家畜传染病控制法(domesticanimalinfectiousdiseasecontrollaw)归类为家畜中的1类传染病,并且采取了高级感染控制措施来防止人感染。可通过眼睛、鼻子或嘴巴接触由鸟分泌的病毒颗粒,或通过吸入空气中的病毒颗粒,来使人感染ai病毒。人感染ai病毒已演变成致命的人流感病毒,可能导致新的人流感大流行。由于为了预防归因于hpai病毒的快速传染的人感染的风险,采用了高级预防措施(例如禽类扑杀),并且采取了诸如鸡肉消费和进出口控制等措施,hpai病毒是禽类行业中致命的传染病。在韩国,自2003年,禽流感(ai)在韩国已发生过几次,并且在2016年,高致病性禽流感(ai)流行,并进行了大规模的禽类扑杀。h5n1和h7n9型是亚洲hpai病毒,并且由于其显示出很大的宿主范围,因此可能导致人感染。在中国,已多次报道了这些病毒的人感染,在韩国,仍有可能通过禽类或候鸟传染给人。自2003年,韩国就报道了ai病毒的流行,而自2016年,高致病性禽流感一直在传播,迄今为止对家禽业都具有致命影响。由于2016年冬季禽流感爆发,三个月内有5000万只鸡被杀死,由于鸡蛋价格、鸡蛋进口等突然上涨,经济损失超过1.5万亿韩元。
开发一种安全有效的家禽疫苗是避免担心人传染以及给农民造成经济损失的最可靠方法。特别是,由于很难预测哪种类型的流感病毒将引起ai流行,因此有必要开发一种可预防各种类型的hpai传染的多价疫苗。另外,对于ai传染病疫苗,需要开发活疫苗,所述活疫苗可在疾病发生时立即反应,可在短时间内大量生产并且具有高免疫作用,并且可以像呼吸道疫苗一样容易被给予。另外,需要一种有效的多价疫苗,所述疫苗可预防性地用于hpai不流行的地区,并且可预防各种hpai病毒。当前,作为多价疫苗,使用通过分别培养几种类型的病毒并将其混合而获得的病毒。在这种情况下,存在诸如以下的问题:疫苗中病毒类型的组成不平衡以及由于特定类型引起的免疫应答偏倚。为了解决这些缺点,开发具有高免疫应答且易于接种的ai疫苗,迫切需要使用重组病毒开发hpai疫苗,该重组病毒从一种病毒颗粒产生各种类型的流感抗原。
技术实现要素:
技术问题
本发明的目的是:包含流感病毒h5型血球凝集素1(ha1)基因和流感病毒h7型ha1基因的重组表达载体、用该重组表达载体转化的重组菌株、以及从该重组菌株获得的流感病毒h5型ha1和h7型ha1的重组融合蛋白。
本发明的另一个目的是提供制备重组腺病毒颗粒的方法以及根据该方法制备的重组腺病毒颗粒,所述方法包括用重组表达载体转染腺病毒。
本发明的另一个目的是提供用于预防或治疗流感的疫苗组合物以及通过向人以外的个体给予疫苗组合物来预防或治疗流感的方法,所述疫苗组合物包含重组腺病毒颗粒作为活性成分。
技术方案
为了实现上述目的,本发明提供了包含流感病毒h5型血球凝集素1(ha1)基因和流感病毒h7型ha1基因的重组表达载体。
另外,本发明提供了用重组表达载体转化的重组菌株。
另外,本发明提供了从重组菌株获得的流感病毒h5型ha1和h7型ha1的重组融合蛋白。
此外,本发明提供了制备重组腺病毒颗粒的方法,所述方法包括:用重组表达载体对腺病毒进行转染;以及对经转染的腺病毒进行培养。
另外,本发明提供了根据上述方法制备的重组腺病毒颗粒。
另外,本发明提供了用于预防或治疗流感的疫苗组合物,所述疫苗组合物包含重组腺病毒颗粒作为活性成分。
另外,本发明提供了通过向人以外的个体给予疫苗组合物来预防或治疗流感的方法。
有益效果
本发明涉及使用重组腺病毒的多价活流感疫苗平台。本发明是使用重组病毒的减毒活疫苗平台,由于该疫苗与流感病毒一样感染呼吸道并显示出疫苗作用,因此其易于接种。该疫苗为将两种类型合而为一的多价疫苗,是非常新颖的疫苗,与使用一种疫苗的多种组合的疫苗相比,其不需要混合病毒。本发明为将基因掺入重组病毒中的第一疫苗,该基因通过将两个流感抗原基因融合到一个基因中而获得。代替使用流感的整个ha基因,而是使用结构独立的ha1基因(约占总ha基因的一半),可将几种类型的ha基因融合为一个。当通过鼻吸入将重组病毒接种到小鼠中时,证实了其为有效的疫苗,其中,通过两次接种诱导了疫苗的作用,并且预期本发明的疫苗平台可用于开发用于人流感感染的疫苗。
附图说明
图1示出了h5型ha1和h7型ha1融合蛋白的结构(a)和氨基酸序列(b)。h5型ha1(第1-334位)-接头(第335-349位)-h7型ha1(第350-572位)按顺序连接到氨基末端,并且flag标签肽连接到第573-581位,his标签肽连接到第582-587位。
图2示出了能够表达h5型ha1和h7型ha1融合蛋白的用于腺病毒制备的穿梭载体的结构(pad5-ai#4212)。将制备的融合蛋白基因沿能够转录该基因的方向插入到pshuttle-cmv穿梭载体的cmv启动子和sv40polya位点之间。
图3示出了h5型ha1和h7型ha1融合蛋白的表达结果。泳道1:感染了表达对照gfp的重组腺病毒的细胞培养基,泳道2:感染了表达融合蛋白的重组腺病毒(pad5-ai#4212腺病毒)的细胞培养基。
图4示出了通过鼻吸入接种多价活重组腺病毒疫苗的小鼠的血液中抗ha抗体产生的结果。1:吸入表达gfp的重组腺病毒的小鼠的血清作为对照;2:吸入表达h5型和h7型ha1融合蛋白的重组腺病毒的小鼠的血清。
具体实施方式
因此,本发明人使用将h5型和h7型ha基因融合到一个基因中的基因以用于疫苗生产,来制备针对h5型和h7型hpai的重组腺病毒疫苗。流感病毒的ha蛋白是一种在病毒感染宿主细胞时充当受体的蛋白,并且由ha1部分和ha2部分组成。即使这两个部分彼此分开,它们仍保持独立的结构,而其在ha蛋白中的结构没有任何改变,并且单独的ha1部分可与宿主细胞受体结合。基于这些观点,通过将两个还原的h5型和h7型ha1基因组合成一个基因来制备融合基因。通过将两个h5和h7ha1基因连接到一个基因中,总基因大小不会太大,因此可产生包含融合基因的重组腺病毒,并且该重组病毒可用作多价活流感疫苗来完成本发明。
本发明提供了包含流感病毒h5型血球凝集素1(ha1)基因和流感病毒h7型ha1基因的重组表达载体。
优选地,重组表达载体可按顺序包含核糖体结合位点、流感病毒h5型ha1基因、接头、流感病毒h7型ha1基因和标签基因,但不限于此。
更优选地,流感病毒h5型ha1基因可由seqidno:2表示,并且流感病毒h7型ha1基因可由seqidno:3表示,但不限于此。
更优选地,核糖体结合位点可为rbs/kozak(aaggaggccgccacc)以帮助蛋白解码,并且接头可为甘氨酸/丝氨酸接头肽,以作为用于连接两个表达基因的作用,并且标签基因可为flag标签(dykddddkg)和his标签(hhhhhh)基因,以作为用于促进纯化表达蛋白的作用,但不限于此。
更优选地,流感病毒可为a型流感病毒,但不限于此。
在本发明中,“血球凝集素(ha)”为流感病毒的表面糖蛋白之一,并且在病毒与宿主细胞的粘附和病毒的细胞渗透期间介导病毒-细胞膜融合。血球凝集素为决定抗原特异性的流感病毒的表面抗原蛋白。
在本发明中,“载体”是指自我复制并用于携带克隆基因(或克隆dna的其它片段)的dna分子。
在本发明中,“表达载体”是指重组dna分子,其包含靶编码序列和合适的核酸序列,所述合适的核酸序列对于表达在特定宿主生物中可操作连接的编码序列而言必不可少。表达载体可优选包含至少一种可选标记物。标记物通常为具有可通过化学方法选择的性质的核酸序列,并且包括能够将转化的细胞与未转化的细胞区分开的所有基因。实例包括抗生素抗性基因,例如氨苄青霉素、卡那霉素、遗传霉素(g418)、博来霉素、潮霉素和氯霉素,但不限于此,并且可由本领域技术人员适当选择。
为了表达本发明的dna序列,可在载体中使用多种表达调控序列中的任何一种。有用的表达调控序列的实例可包括:例如腺病毒或sv40的早期和晚期启动子、cmv的启动子和增强子、逆转录病毒的ltr、lac系统、trp系统、tac或trc系统、t3和t7启动子、噬菌体λ的启动子区和主要操纵子、fd编码蛋白的调控区、3-磷酸甘油酸激酶或其它糖酵解酶的启动子、磷酸酶(例如pho5)的启动子、酵母和构建体的α交叉系统启动子以及已知调节原核或真核细胞或其病毒的表达的其它诱导序列、以及它们的各种组合。
另外,本发明提供了用重组表达载体转化的重组菌株。优选地,重组菌株可为腺病毒,但不限于此。
另外,本发明提供了从重组菌株获得的流感病毒h5型ha1和h7型ha1的重组融合蛋白。
优选地,重组融合蛋白可由seqidno:1表示,但不限于此。
在本发明中,“融合蛋白”是指一个或多个多肽通过肽键与多肽的单链结合,并且是指通过重组方法将包含靶基因的一个或多个基因融合并翻译成单个多肽而制备的融合蛋白。在本发明中,融合蛋白可包含氨基酸切割序列(化学材料或酶特异性切割序列),所述序列可通过彼此融合的感兴趣的蛋白或肽序列之间的化学物质或酶进行特异性识别来切割。
另外,本发明提供了制备重组腺病毒颗粒的方法,所述方法包括:用重组表达载体对腺病毒进行转染;以及对经转染的腺病毒进行培养。优选地,重组腺病毒颗粒可表达流感病毒h5型ha1和h7型ha1的重组融合蛋白。更优选地,重组融合蛋白可由seqidno:1表示,但不限于此。
此外,本发明提供了根据上述方法制备的重组腺病毒颗粒。
另外,本发明提供了用于预防或治疗流感的疫苗组合物,所述疫苗组合物包含重组腺病毒颗粒作为活性成分。
能够通过本发明的疫苗引起免疫应答的宿主动物可包括人、狗、猫、猪、马、鸡、鸭、火鸡、雪貂等,并且优选地,流感可为禽流感、猪流感,或人流感,但不限于此。
本发明的疫苗可为减毒活疫苗或灭活疫苗、亚单位疫苗、合成疫苗或基因工程疫苗,但诱导有效免疫应答的活疫苗是优选的。
在本发明中,术语“活疫苗”或“减毒活疫苗”是指含有活病毒活性成分的疫苗。另外,“减毒”是指人为地减弱了活的病原体的毒性,并且其不会通过使病原体必需的新陈代谢所涉及的基因发生突变而在体内引起疾病,而仅刺激免疫系统以诱导免疫力。可通过紫外线(uv)照射、化学处理或体外高阶连续继代培养来实现病毒减毒。也可通过做出明确的遗传改变来实现减毒,例如通过已知提供毒性的病毒序列的特定缺失或将序列插入病毒基因组来实现。
另外,本发明的疫苗可进一步包含选自于由溶剂、佐剂和赋形剂所组成的组中的至少一种。溶剂的实例包括生理盐水或蒸馏水;免疫增强剂的实例包括弗氏不完全佐剂或弗氏完全佐剂、氢氧化铝凝胶以及植物油和矿物油;赋形剂包括磷酸铝、氢氧化铝或硫酸铝钾,但不限于此,并且可进一步包括本领域技术人员公知的用于制备疫苗的材料。
另外,本发明的疫苗可以以口服或肠胃外制剂的形式制备,并且可通过皮内、肌内、腹膜内、鼻部或硬膜外途径给予。
此外,本发明提供了通过向人以外的个体给予疫苗组合物来预防或治疗流感的方法。
在本发明中,“个体”是指已经被流感病毒感染或可被流感病毒感染的所有动物,包括人。通过向个体给予本发明的疫苗组合物可有效地预防和治疗该疾病。例如,本发明的组合物可治疗感染了各种流感病毒亚型或流感病毒变体的人。另外,本发明的组合物可治疗感染了各种流感病毒亚型或禽流感变体的鸡或猪。本发明的组合物可与用于流感病毒感染疾病的常规治疗剂联合来进行给予。
在本发明中,“预防”是指通过给予疫苗组合物来抑制或延缓流感病毒感染的发作的任何作用。另外,“治疗”是指通过给予疫苗组合物来改善或有益地改变由流感病毒感染引起的症状的任何作用。
以药学有效量给予本发明的疫苗组合物。术语“药学有效量”是指足以以适用于医学治疗的合理的受益/风险比来治疗疾病的量,并且有效剂量水平可由包括如下的因素确定:个体的类型和严重程度、年龄、性别、感染病毒的类型、药物活性、对药物的敏感性、给予时间、给予途径、排泄率、治疗时间、同时使用的药物以及医学领域众所周知的其它因素。本发明的疫苗组合物可作为单独的治疗剂进行给予或与其它治疗剂组合进行给予,并且可与常规治疗剂顺序或同时给予。同样,其可单次或多次给予。考虑到所有上述因素,重要的是以能够以最小量获得最大作用而没有副作用的量进行给予,并且本领域技术人员可以容易地确定该量。
实施例
在下文中,将通过实施例更详细地描述本发明。这些实施例仅旨在更详细地说明本发明,并且对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明的范围不受根据本发明要旨的这些实施例的限制。
<实施例1>h5型和h7型ha1融合蛋白(h5/h7融合蛋白)基因的制备
为了确保h5型ha1基因的核酸序列,在基因库数据库(nc_007362.1)中,在1996年从中国广东的鹅中分离出的a型流感病毒(a/鹅/广东/1/1996(h5n1))的ha蛋白的氨基酸序列中,选择了与ha1区域相对应的第1-346位氨基末端的氨基酸序列。该氨基酸序列包含ha蛋白的前导肽部分和对应于ha1区域的部分的蛋白编码区。该区域包含ha蛋白的受体结合位点和酯酶部分,但不包括融合肽、ha2部分和跨膜区域。为了确保h7型ha1基因的核酸序列,在基因库数据库(aj584647.1)中,在1999年从意大利的鸡中分离出的a型流感病毒(a/鸡/意大利/1067/99(h7n1))的ha蛋白的氨基酸序列中,选择了与ha1区域相对应的第17-339位氨基末端的氨基酸序列。该区域包含ha蛋白的受体结合位点和酯酶部分,但不包括前导肽部分、融合肽、ha2部分和跨膜区域。这两个ha1蛋白以h5型ha1(第1-334位)-接头(第335-349位)-h7型ha1(第350-572位)与甘氨酸/丝氨酸接头肽的顺序连接,来表达一种蛋白。为了使连接的肽在真核细胞或大肠杆菌中得到有效解码,并可用于在连接的肽氨基酸的羧基末端侧上表达的蛋白的鉴定和分离,将用作flag标签(dykddddkg)和his标签(hhhhhh)的肽连接,以设计由总共587个氨基酸组成的蛋白(图1和seqidno:1)。
为了制备表达在动物细胞中产生的蛋白的重组病毒,通过以能够在动物细胞中最易读取的形式优化密码子来确定对应于该蛋白的氨基酸序列的密码子核苷酸序列。最后,通过添加rbs/kozak核苷酸序列来合成表达融合蛋白的基因,所述rbs/kozak核苷酸序列为核糖体结合位点,其有助于在整个核苷酸序列(rbskozak/ha1(h5)(第1-346位;seqidno:2)/gs接头(15)/hai(h7)(第17-339位;seqidno:3)/flag/his6tga)(seqidno:4)前进行蛋白解码。使用cosmogenetech的基因合成服务进行基因合成。
<实施例2>h5型和h7型ha1融合蛋白的表达
为了确认融合蛋白从上述产生的基因的产生,将合成的基因插入到真核表达载体中以产生含有表达载体的重组腺病毒颗粒。为了产生融合蛋白基因,首先,获得了生产重组腺病毒所需的pad5-ai#4212克隆,以基因可在pshuttle-cmv穿梭载体的cmv启动子和sv40polya位点之间转录的方向插入所述pad5-ai#4212克隆(图2)。
genuinetech有限公司对pad5-ai#4212dna进行了研究,以确认使用包含该质粒的重组腺病毒颗粒可在动物细胞中产生融合蛋白。为此,将2×105个hek293a细胞培养过夜,然后在培养液中混合2×109pfu的pad5-ai#4212重组腺病毒颗粒,使mou变为10,000,对细胞进行感染,然后在含有胎牛血清的培养基中孵育24小时。此后,用不含胎牛血清的培养基代替培养基,然后培养24小时,然后收集培养基。这样,将感染细胞的培养基收集3次以回收融合蛋白。将含有收集的融合蛋白的培养基浓缩20倍,然后使用flag标签通过蛋白印迹法研究融合蛋白的产生。代替融合蛋白,使用表达绿色荧光蛋白(gfp)的重组腺病毒作为对照。通过sds-page分离浓缩的培养物,并将蛋白转移至nc膜,与小鼠抗-flag抗体反应,然后与二抗(大鼠抗小鼠igg1-hrp(ebioscience))反应。反应完成后,将反应液用pbs洗涤,然后用west-queentm试剂盒(intron)反应,并使用荧光图像分析仪(fusion-sl4))测量是否存在与flag标签抗体反应的蛋白及其大小(图3)。结果,在用表达gfp的重组腺病毒作为对照的细胞培养基中未鉴定出与flag标签抗体反应的蛋白,而在用表达融合蛋白的重组腺病毒(pad5-ai#4212腺病毒)感染的细胞培养基中,发现与flag标签抗体反应的50kda和100kda蛋白。这些结果表明表达构建体从产生的h5型ha1和h7型ha1融合蛋白产生成功融合的蛋白。
<实施例3>小鼠中表达h5和h7型ha1融合蛋白的重组腺病毒诱导抗体产生的作用
通过鼻内滴注用表达h5型和h7型ha1融合蛋白的pad5-ai#4212重组腺病毒颗粒,对四只五周龄的雌性balb/c小鼠进行接种。作为对照,通过鼻内吸入用表达绿色荧光蛋白(gfp)而非融合蛋白的重组腺病毒,对4只小鼠进行接种。对于鼻内吸入,将5×108pfu重组腺病毒颗粒稀释在30μl磷酸盐缓冲溶液中,并使用两个鼻孔交替吸入每种5μl。第一次接种完成并繁殖3周后,再以相同方式再次接种病毒。接种后一周,从小鼠的眼睛中收集血液以制备抗血清。
使用酶联免疫吸附测定法(elisa),确认通过鼻内吸入对表达融合蛋白的重组腺病毒进行两次接种而获得血清中是否存在针对融合蛋白的抗体。首先,将从细胞培养物中获得的h5型和h7型ha1融合蛋白培养液添加到elisa板中,在4℃下反应过夜以包被融合蛋白。第二天,将接种有融合蛋白重组腺病毒的小鼠的血清稀释500倍,并在室温下反应2小时,然后与hrp偶联的抗小鼠igg/m二抗(merckmilliporeap130p)反应并使用elisaleader(thermofishermultiskango)在450nm处测量抗原-抗体反应。结果,证实了在吸入表达h5型和h7型ha1融合蛋白的重组腺病毒的小鼠的血清中形成了与融合蛋白反应的抗体(图4)。
这些结果表明,表达h5型和h7型ha1融合蛋白的重组腺病毒像正常腺病毒一样在呼吸道粘膜中感染,并且在小鼠免疫系统中以与感染流感病毒时相似的方式诱导抗体应答。换句话说,其显示具有流感病毒的ha融合蛋白基因的重组腺病毒可在动物的呼吸道中有效感染,以用作有效诱导对插入的流感蛋白的免疫应答的活疫苗。使用这种融合蛋白的流感疫苗是同时向免疫系统提供两种以上流感抗原的多价疫苗,并且是迄今为止尚未尝试的流感疫苗的新型制备方法。与使用几种类型的流感病毒的混合物的多价疫苗相比,这些疫苗提供了许多优势。
如本发明,多个抗原结合到一个重组病毒颗粒上的多价流感病毒活疫苗平台不需要产生和混合每种单价疫苗病毒的过程,因此期望其能够快速响应禽流感的传播。此外,由于重组腺病毒是活病毒,因此可以像ai病毒感染一样诱导针对流感病毒的强免疫应答,并且其为减毒活疫苗,可以像流感病毒感染一样通过呼吸道吸入容易地进行给予,大规模疫苗接种是可能的,并且其为适合家禽疫苗接种的疫苗生产方法。另外,由于重组腺病毒是相对无害的病毒,并且不使用高致病性流感病毒进行疫苗生产,因此在生产过程中的生物安全风险较低,这将进一步有助于缩短生产周期并降低生产成本。
尽管已经参考本发明的具体实施方式对本发明进行了具体描述,但是显然,对于本领域技术人员而言,该具体描述仅仅是优选的实施方式,并且本发明的范围不限于此。即,本发明的实际范围由所附权利要求书及其等同物限定。
<110>仁济大学校产学协力团(injeuniversityindustry-academiccooperationfoundation)
真基因太科公司(geneuin-techco.,ltd.)
<120>使用重组腺病毒的多价活流感疫苗平台
<130>adp-2018-0126pct_cn
<150>kr10-2018-0029823
<151>2018-03-14
<160>4
<170>kopatentin2.0
<210>1
<211>699
<212>prt
<213>人工序列
<220>
<223>融合蛋白
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