WO1991009621A1 - FRAGMENT PEPTIDIQUE COMPRENANT UNE SEQUENCE ISSUE DE LA PROTEINE 28 kDa DE SCHISTOSOMA MANSONI ET COMPOSITIONS VACCINANTES ET/OU THERAPEUTIQUES COMPRENANT LEDIT FRAGMENT - Google Patents
FRAGMENT PEPTIDIQUE COMPRENANT UNE SEQUENCE ISSUE DE LA PROTEINE 28 kDa DE SCHISTOSOMA MANSONI ET COMPOSITIONS VACCINANTES ET/OU THERAPEUTIQUES COMPRENANT LEDIT FRAGMENT Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a peptide fragment obtained from the protein 28 kDa of S. mansoni, as well as to vaccinating and / or therapeutic compositions comprising said peptide fragment, optionally combined with other suitable substances.
- PARASITOLOGY, 12, (1985), p. 105-114] have described the in vitro synthesis of an antigen constituted by a polypeptide having a molecular weight of 28 kDa and an isoelectric point between 6.3 and 6.8, which constitutes an in vitro translation product total Schistosoma mansoni RNA.
- These Authors have continued their research with the aim of isolating from this 28 kD polypeptide, and identifying the epitope or peptide epitopes responsible for the antigenic properties.
- the specific IgGs obtained after injection of the P28 antigen or of peptide 24-43 coupled with the tetanus toxoid to Fischer rats are essentially IgG2a and to a lesser extent IgG_; these specific antibodies are cytotoxic in vitro against schistosomules in the presence of eosinophils as effector cells.
- the inventors continuing their work in this field, have developed peptide fragments which better meet the needs of the practice than the peptide fragments of the prior art, in particular in that they are both immunogenic and protective and thus make it possible to obtain a far more protective vaccinating composition.
- the subject of the present invention is a peptide fragment, characterized in that it comprises an amino acid sequence derived from the 28 kDa protein of Schistosoma mansoni, represented 2 n times in said peptide fragment, n being a higher number at 1, which sequence is further characterized in that it comprises at least one epitope which induces a specific response of T lymphocytes and at least one epitope which induces a specific response of B lymphocytes, represented 2 n times.
- the 2 n times representation of the sequence according to the invention unexpectedly results in a markedly increased induction of both an immune response T (cellular response) and an immune response B (humoral response).
- n is advantageously a number comprised between 2 and 10.
- n is equal to 3.
- said sequence originating from the 28 kDa protein is the sequence 115-131 of said native 28 kDa protein or recombined.
- Such a so-called multiantigenic peptide fragment has been called the "octopus" fragment by the inventors.
- This peptide fragment called "octopus” notably has the advantage of inducing both a humoral response and a cellular response, while the original peptide induces practically no humoral response.
- the process for the preparation of said pep ⁇ tic fragment comprises the recurrent synthesis of the sequence derived from the 28 kDa protein as defined above on a matrix, carrying 2 n functional groups, as described in JP TAM (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1988, £ 5., 5409-5413).
- the present invention further relates to an immunogenic and protective composition, characterized in that it comprises at least one peptide fragment as defined above, optionally combined with at least one other suitable substance and / or with an adjuvant appropriate.
- Such a preparation unexpectedly exhibits significant immunogenic and protective properties.
- the invention also comprises other provisions, which will emerge from the description which follows, which refers to examples of implementation of the method which is the subject of the present invention.
- Example 1 Process for the preparation of the peptide fragment in accordance with the invention.
- Boc-Lys (Boc) - ⁇ Ala-BHA resin after deprotection of the t-butyloxycarbonyl group by the acid trifluoroacetic at 50% in methylene chloride and neutralization by diisopropylethylamine, the synthesis of the first level, to obtain Boc-Lys (Boc) - ⁇ Ala-BHA resin, is carried out by coupling of 2.5 molar excess of Boc-Lys (Boc) introduced in the form of the dicyclohexylamine salt according to the BOP procedure [CASTRO et al., SYNTHESIS, 1976 751-752: Peptide coupling reagents; VI A novel cheaper preparation of benzotriazolyloxytri ⁇ (dimethylamino) -hexafluorophosphate (BOP reagent)] in dimethylformamide (DMF), followed by recoupling in methylene chloride.
- DMF dimethylformamide
- the second and third levels were synthesized according to the same protocol, considering a charge multiplied by 2 then by 4 respectively, to obtain an octavalent Boc-Lys (Boc) -matrix containing 8 functional amino groups. Thereafter, the synthesis of the peptide antigen is carried out according to the usual Boc / TFA scheme, the protections of the side chains are identical to the protections used in the synthesis of the monomer.
- the couplings are carried out according to the BOP procedure in the DMF, followed by one or two recoupling, if necessary, in an NMP-DMSO solvent mixture [Curdy, Otteson, Applied Biosystems User Meeting, St Louis, May 1987: the use of N-methylpyrrolidone-dimethyl tallow oxide as a coupling mixture in solid phase synthesis].
- the monitoring of the synthesis is carried out by means of the Kaiser test with ninhydrin.
- the sequence of the 115-131 antigen is as follows: Lys-Pro-Gln-Glu-Glu-Lys-Glu-Lys-Ile- Thr-Lys-Glu-Ile-Leu-Asn-Gly-Lys.
- the Boc group is cleaved at 50% TFA, then the "octopus 115-131" is released from its support and simultaneously deprotected by treatment with anhydrous hydrofluoric acid (HF) or trifluoromethane sulfonic acid in dimethyl sulfide, to avoid harmful reactions catalyzed by strong acids.
- An octameric structure is obtained, as visible in FIG. 1.
- the crude product is purified by extensive dialysis on a YM5 membrane (Amicon) against an HCl solution pH3. Control by amino acid analysis after total acid hydrolysis gives a satisfactory amino acid composition.
- Example 2 Vaccinating role of the composition in accordance with the invention.
- the synthetic peptides, derived from the primary sequence of the recombinant P28 protein, were synthesized and the presence of T and B cells was examined in rats, mice, baboons and humans.
- the peptide comprising amino acids 115-131 contains the major epitopes of T and B cells.
- a multiantigenic peptide 115-131 (“octo ⁇ pus") was prepared as specified in Example 1 and used as an immunogenic composition in rats, mice and baboons.
- the "octopus 115-131" induces both a humoral response and a cellular response towards the recombinant P28 protein or the native P28 protein.
- FIG. 2 represents a histogram in which there are the number of worms present with in column (1), a negative control (injection of ovalbumin) and in column (2), the protection obtained after immunization with octopus 115-131.
- the rat immunization protocol is as follows:
- Fischer rats are immunized using 100 ⁇ g "of octopus 115-131" by adjuvanting complete with Freund, by subcutaneous route, at the base of the tail of aged rats seven weeks;
- a first booster is performed, with 50 ⁇ g of "octopus 115-131" by Incomplete Freund's adjuvant (AIF), by subcutaneous route;
- AIF Incomplete Freund's adjuvant
- a second booster is performed, with 50 ⁇ g of "octopus 115-131" by Incomplete Freund's adjuvant (AIF), by subcutaneous route;
- AIF Incomplete Freund's adjuvant
- a third booster is carried out, with 50 ⁇ g of "octopus 115-131" by Incomplete Freund's adjuvant (AIF), by subcutaneous route; . at D30 (30th day), that is to say: the draining nodes are recovered, when one wishes to carry out a lymphocyte specificity test;
- AIF Incomplete Freund's adjuvant
- the immunization of rats is carried out as specified in Example 2, either with the octopus 115-131, or with the peptide 115-131.
- the following Table I shows the serum titers obtained with the two above-mentioned sequences.
- the titer corresponds to the dilution of serum necessary to obtain an optical density of 1.
- FIG. 3 represents a histogram in which is represented the proliferative response in vitro of T lymphocytes of Fisher rats immunized with the protein 28 kDa (also called Sm28 Gst, by the inventors), after incubation with protein 28 kDa (column 1), total adult worm anti ⁇ genes (S AP, column 2), ovalbumin (column 3), octopus 115-131 (column 4) and native peptide 115- 131 (column 5), all of these molecules being at a concentration of 80 ⁇ g / ml.
- protein 28 kDa also called Sm28 Gst, by the inventors
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Abstract
Fragment peptidique obtenu à partir de la protéine 28 kDa de S. mansoni et compositions vaccinantes et/ou thérapeutiques comprenant ledit fragment peptidique, éventuellement associé à d'autres substances appropriées. Ledit fragment peptidique comprend une séquence d'amino-acides issue de la protéine 28 kDa de Schistosoma mansoni, représentée 2n fois dans ledit fragment peptidique, n étant un nombre supérieur à 1, laquelle séquence est en outre caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un épitope qui induit une réponse spécifique des lymphocytes T et au moins un épitope qui induit une réponse spécifique des lymphocytes B.
Description
FRAGMENT PEPTIDIQUE COMPRENANT UNE SEQUENCE ISSUE DE LA PROTEINE 28 kDa DE SCHISTOSOMA MANSONI ET COMPOSITIONS VACCINANTES ET/OU THERAPEUTIQUES COMPRENANT LEDIT FRAGMENT. La présente invention est relative à un frag¬ ment peptidique obtenu à partir de la protéine 28 kDa de S. mansoni , ainsi qu'à des compositions vaccinantes et/ou thérapeutiques comprenant ledit fragment peptidique, éventuellement associé à d'autres substances appropriées. BALLOUL et al. [MOLECULAR AND BIOCHEMICAL
PARASITOLOGY, 12, (1985), p. 105-114] ont décrit la syn¬ thèse in vitro d'un antigène constitué par un polypeptide présentant un poids moléculaire de 28 kDa et un point isoélectrique compris entre 6,3 et 6,8, qui constitue un produit de traduction in vi tro d'ARN total de Schistosoma mansoni . Ces Auteurs ont poursuivi leurs recherches dans le but d'isoler à partir de ce polypeptide de 28 kD, et d'identifier 1*epitope ou les épitopes peptidiques res¬ ponsables des propriétés antigéniques. II est connu d'analyser les peptides qui constituent des protéines isolées de gels de SDS, par digestion partielle desdites protéines par une protéase dans un tampon contenant du SDS ; on obtient des produits de digestion partielle stables, qui se composent de nom- breux peptides dont les poids moléculaires sont suffisam¬ ment élevés pour qu'il soit possible de les séparer en gels de SDS acryla ide à 15 % [CLEVELAND et al. , THE JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY, 252, p. 1102-1106, (1977)] . Comme les Inventeurs l'ont montré précédem¬ ment, notamment dans le Brevet français n* 2 601 037, ils ont cherché à isoler, à partir de la protéine 28 kD de S. mansoni , le ou les peptides portant l'activité antigé- nique anti-Schistoso e que présente la protéine 28 kD, et ont fait application dans ce but des techniques d'isolement de fragments peptidiques par protéolyse décrits dans l'Art antérieur.
Poursuivant leur travail dans cette voie, ils ont plus précisément mis en évidence les déterminants antigéniques impliqués dans 1'immunité protectrice.
L'article paru dans J. Immunol., 1988, 141, 5, 1687-1694 décrit notamment trois peptides dérivés de la séquence primaire de l'antigène P28 de Schistosama man¬ soni . Ces trois peptides comprennent respectivement les séquences 24-43, 115-131 et 140-153 dudit antigène P28. Cet article précise également que les peptides comprenant les séquences 24-43 et 115-131 contiennent des épitopes majeurs pour les IgG et non pour les IgE.
Les IgG spécifiques obtenues après injection d'antigène P28 ou de peptide 24-43 couplé au toxolde tétanique à des rats Fischer sont essentiellement des IgG2a et dans une moindre mesure des IgG_ ; ces anticorps spécifiques sont cytotoxiques in vitro vis-à-vis des schistosomules en présence d'éosinophiles comme cellules effectrices.
L'article paru dans J. Immunol., 1989, 142. 4, 1342-1350 met en évidence, pour sa part, la protection immunitaire de souris vaccinées avec l'antigène P28-1 de Schistosoma mansoni . Cet antigène P28-1 correspond aux 172 amino acides de 1'extrémité COOH de la protéine 28 kDa native. Il est en particulier précisé que les lymphocytes T de souris immunisées avec l'antigène recom¬ binant P28-1 sont stimulés in vitro par des antigènes schistosomiques de différents stades de développement et par trois peptides synthétiques dérivés de 1'antigène P28-1. La stimulation la plus efficace est obtenue avec le peptide 24-43. L'utilisation de deux fragments de ce peptide a montré que la spécificité vis-à-vis des lympho¬ cytes T est fournie par la séquence NH2 terminale dudit peptide.
Cependant, ces peptides ont l'inconvénient de ne pas être suffisamment immunogenes. En effet, un vaccin idéal contre la bilharziose doit être fortement immuno-
gène et être capable d'induire à la fois une immunité spécifique contre le schistosome tant pour les cellules T que pour les cellules B.
Les Inventeurs, poursuivant leurs travaux dans ce domaine ont mis au point des fragments peptidiques qui répondent mieux aux besoins de la pratique que les frag¬ ments peptidiques de l'Art antérieur, notamment en ce qu'ils sont à la fois immunogenes et protecteurs et per¬ mettent ainsi d'obtenir une composition vaccinante beau- coup plus protectrice.
La présente invention a pour objet un fragment peptidique, caractérisé en ce qu'il comprend une séquence d'amino-acides issue de la protéine 28 kDa de Schistosoma mansoni , représentée 2n fois dans ledit fragment pepti- dique, n étant un nombre supérieur à 1, laquelle séquence est en outre caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un epitope qui induit une réponse spécifique des lympho¬ cytes T et au moins un epitope qui induit une réponse spécifique des lymphocytes B, représentés 2n fois. La représentation 2n fois de la séquence conforme à l'invention entraîne, de manière inattendue une induction nettement augmentée à la fois d'une réponse immunitaire T (réponse cellulaire) et d'une réponse immu¬ nitaire B (réponse humorale) . Selon un mode de réalisation avantageux dudit fragment peptidique, n est avantageusement un nombre com¬ pris entre 2 et 10.
Selon une disposition préférée de ce mode de réalisation, n est égal à 3. Selon un autre mode de réalisation avantageux dudit fragment peptidique, ladite séquence issue de la protéine 28 kDa est la séquence 115-131 de ladite pro¬ téine 28 kDa native ou recombinée.
La séquence 115-131 comprend les acides aminés suivants : Lys-Pro-Gln-Glu-Glu-Lys-Glu-Lys-Ile-Thr-Lys- Glu-Ile-Leu-Asn-Gly-Lys-COOH
Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, la séquence 115-131 de la protéine 28 kDa est représentée 8 fois (n = 3) .
Un tel fragment peptidique dit multiantigé- nique a été dénommé fragment " octopus" par les Inven¬ teurs.
Ce fragment peptidique dit " octopus" a notam¬ ment l'avantage d'induire à la fois une réponse humorale et une réponse cellulaire, alors que le peptide d'origine n'induit pratiquement pas de réponse humorale.
Le procédé de préparation dudit fragment pep¬ tidique comprend la synthèse récurrente de la séquence issue de la protéine 28 kDa telle que définie ci-dessus sur une matrice, portant 2n groupes fonctionnels, comme décrit dans J.P. TAM (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1988, £5., 5409-5413) .
La présente invention a, de plus, pour objet une composition immunogène et protectrice, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un fragment peptidique tel que défini ci-dessus, éventuellement associé à au moins une autre substance appropriée et/ou à un adjuvant approprié.
Une telle préparation présente, de manière in¬ attendue, des propriétés immunogenes et protectrices importantes.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre, qui se ré¬ fère à des exemples de mise en oeuvre du procédé objet de la présente invention.
Il doit être bien entendu, toutefois, que ces exemples sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation.
Exemple 1 : Procédé de préparation du fragment peptidique conforme à l'invention.
La synthèse a été réalisée manuellement sur une résine t-butyloxycarbonyle (Boc) β-Alanine benzhydrilamide chargée à 0,3 mmole/g. Le montage de la matrice octovalente a été réalisé selon le protocole décrit en 1988 par l'équipe de Tam (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, ϋϋ, 5409-5413) : après déprotection du groupe t-butyloxycarbonyle par l'acide trifluoroacétique à 50 % dans le chlorure de méthylène et neutralisation par la diisopropyléthylamine, la synthèse du premier niveau, pour obtenir Boc-Lys(Boc) -β Ala-résine BHA, est effectuée par couplage de 2,5 excès molaires de Boc-Lys (Boc) intro¬ duit sous forme de sel de dicyclohexylamine selon la pro- cédure au BOP [CASTRO et al., SYNTHESIS, 1976 751-752 : Peptide coupling reagents ; VI A novel cheaper prépara¬ tion of benzotriazolyloxytriε (dimethylamino) -hexafluoro- phosphate (BOP reagent) ] dans le diméthylformamide (DMF) , suivi d'un recouplage dans le chlorure de méthylène. Le deuxième et le troisième niveau ont été synthétisés selon le même protocole, en considérant une charge multipliée par 2 puis par 4 respectivement, pour obtenir une matrice octavalente Boc-Lys (Boc) -matrice contenant 8 groupes aminés fonctionnels. Par la suite, la synthèse de l'antigène peptidique est réalisée selon le schéma usuel Boc/TFA, les protections des chaînes latérales sont iden¬ tiques aux protections utilisées dans la synthèse du monomère. Les couplages sont effectués selon la procédure au BOP dans le DMF, suivi d'un ou deux recouplages, si nécessaire, dans un mélange solvant NMP-DMSO [Curdy, Otteson, Applied Biosystems User Meeting, St Louis, May 1987 : the use of N-methylpyrrolidone-dimethyl suif oxyde as a coupling mixture in solid phase synthesis] . La sur¬ veillance de la synthèse est réalisé au moyen du test de Kaiser à la ninhydrine. La séquence de l'antigène 115-131 est la suivante : Lys-Pro-Gln-Glu-Glu-Lys-Glu-Lys-Ile-
Thr-Lys-Glu-Ile-Leu-Asn-Gly-Lys. En fin de synthèse, le groupe Boc est clivé au TFA 50 %, puis 1 ' " octopus 115- 131" est libéré de son support et simultanément déprotégé par traitement à l'acide fluorhydrique (HF) anhydre ou l'acide trifluoromethane sulfonique dans du sulfure de diméthyle, pour éviter les réactions néfastes catalysées par les acides forts. On obtient une structure octamé- rique, comme visible à la figure 1. Le produit brut est purifié par dialyse extensive sur une membrane YM5 (Amicon) contre une solution HCl pH3. Le contrôle par analyse d'acide aminé après hydrolyse acide totale donne une composition en acide aminé satisfaisante. Exemple 2 : Rôle vaccinant de la composition conforme à l'invention. Les peptides synthétiques, dérivés de la séquence primaire de la protéine P28 recombinante ont été synthétisés et la présence de cellules T et B a été exa¬ minée chez le rat, la souris, le babouin et l'homme.
Le peptide comprenant les amino-acides 115-131 contient les épitopes majeurs des cellules T et B.
Un peptide multiantigénique 115-131 ("octo¬ pus") a été préparé comme précisé dans l'exemple 1 et utilisé comme composition immunogène chez le rat, la sou¬ ris et le babouin. Dans les trois modèles expérimentaux, l' " octopus 115-131" induit à la fois une réponse humorale et une réponse cellulaire envers la protéine P28 recombi¬ nante ou la protéine P28 native.
De plus, une immunisation antérieure avec l' "octopus 115-131" avant une injection de protéine P28 conduit à une augmentation de l'ordre de 4 à 10 fois de la prolifération des cellules T et de la production d'anticorps.
L'immunisation active des rats avec ce frag- ment peptidique conforme à l'invention, avant une infec¬ tion, permet une protection significative de l'ordre de
40 à 50 %. La protection obtenue est montrée à la figure 2, laquelle représente un histogramme dans lequel on a le nombre de vers présents avec en colonne (1) , un contrôle négatif (injection d'ovalbumine) et en colonne (2), la protection obtenue après immunisation avec 1 ' octopus 115- 131.
Le protocole d'immunisation des rats est le suivant :
. au jour 0 (J0), on immunise des rats Fischer à l'aide de 100 μg " d ' octopus 115-131" en adjuvant com¬ plet de Freund, par voie sous-cutanée, à la base de la queue des rats âgés de sept semaines ;
. à J7 (7ème jour) , on effectue un premier rappel, avec 50 μg "d'octopus 115-131" en adjuvant inco - plet de Freund (AIF) , par voie sous-cutanée ;
. à J14 (14ème jour) , on effectue un deuxième rappel, avec 50 μg "d'octopus 115-131" en adjuvant incom¬ plet de Freund (AIF) , par voie sous-cutanée ;
. à J24 (24ème jour) , on effectue un troisième rappel, avec 50 μg "d'octopus 115-131" en adjuvant incom¬ plet de Freund (AIF) , par voie sous-cutanée ; . à J30 (30ème jour) , soit : l'on récupère les ganglions drainants, lorsque l'on veut réaliser un test de spéci- ficité lymphocytaire ;
- l'on infeste les rats avec 1500 furcocer- caires, lorsque l'on veut réaliser des expé¬ riences de protection. Exemple 3 : Comparaison entre une séquence conforme à l'invention (représentée 2n fois de la même séquence) avec la séquence d'origine. a. Immunisation :
On procède à 1'immunisation de rats comme spé¬ cifié dans l'exemple 2, soit avec 1' octopus 115-131, soit avec le peptide 115-131.
Le Tableau I suivant montre les titres sériques obtenus avec les deux séquences précitées.
Le titre correspond à la dilution de sérum nécessaire pour obtenir une densité optique de 1. TABLEAU I
Ce Tableau I montre que le peptide natif n'induit pratiquement pas de réponse humorale. b. Réponse des lymphocytes T :
La réponse obtenue est montrée à la figure 3, laquelle représente un histogramme dans lequel est repré¬ senté la réponse proliférâtive in vitro de lymphocytes T de rats Fisher immunisés avec la protéine 28 kDa (également dénommée Sm28 Gst, par les Inventeurs) , après incubation avec la protéine 28 kDa (colonne 1) , les anti¬ gènes de vers adultes totaux (S AP, colonne 2), l'ovalbumine (colonne 3), l'octopus 115-131 (colonne 4) et le peptide natif 115-131 (colonne 5) , toutes ces molé¬ cules étant à une concentration de 80 μg/ml.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, 1'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de de réalisation et d'application qui viennent d'être dé¬ crits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée de la présente invention.
Claims
REVENDICATIONS 1*) Fragment peptidique, caractérisé en ce qu'il comprend une séquence d'amino-acides issue de la protéine 28 kDa de Schistosoma mansoni , représentée 2n fois dans ledit fragment peptidique, n étant un nombre supérieur à 1, laquelle séquence est en outre caractéri¬ sée en ce qu'elle comporte au moins un epitope qui induit une réponse spécifique des lymphocytes T et au moins un epitope qui induit une réponse spécifique des lymphocytes B.
2*) Fragment selon la revendication 1, carac¬ térisé en ce que n est avantageusement un nombre compris entre 2 et 10.
3") Fragment selon la revendication 2, carac- térisé en ce que n est égal à 3.
4* ) Fragment selon 1'une quelconque des reven¬ dications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite séquence issue de la protéine 28 kDa est la séquence 115-131 de ladite protéine 28 kDa. 5*) Fragment selon la revendication 4, carac¬ térisé en ce que la séquence 115-131 de la protéine 28 kDa est représentée 8 fois (n = 3) .
6') Composition immunogène et protectrice, ca¬ ractérisée en ce qu'elle comprend au moins un fragment peptidique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 éventuellement associé à au moins une autre substance appropriée et/ou à un adjuvant approprié.
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