Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1030210.32607/20758251-2019-11-1-38-47Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleImmunogenicity of Different Forms of Middle East Respiratory Syndrome S GlycoproteinИммуногенность различных форм гликопротеина S коронавируса ближневосточного респираторного синдромаOzharovskaiaT. A.ОжаровскаяT. A.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgZubkovaO. V.ЗубковаO. В.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgDolzhikovaI. V.ДолжиковаИ. В.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgGromovaA. S.ГромоваA. С.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgGrousovaD. M.ГроусоваД. M.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgTukhvatulinA. I.ТухватулинA. И.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgPopovaO.ПоповаO.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgShcheblyakovD. V.ЩебляковД. В.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgScherbininD. N.ЩербининД. Н.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgDzharullaevaA. S.ДжаруллаеваA. С.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgErokhovaA. S.ЕроховаA. С.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgShmarovM. M.ШмаровM. M.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgLoginovaS. Y.ЛогиноваС. Я.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgBorisevichS. V.БорисевичС. В.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgNaroditskyB. S.НародицкийБ. С.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgLogunovD. Y.ЛогуновД. Ю.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgGintsburgA. L.ГинцбургA. Л.
Russian Federation
logunov@gamaleya.orgFederal Research Centre of Epidemiology and Microbiology named after Honorary Academician N. F. Gamaleya, Ministry of Health of Russian FederationНациональный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации«48 Central Research Institute», Ministry of Defense of Russian Federation«48 центральный научно-исследовательский институт» Министерства обороны Российской Федерации15032019111VOL 11, NO1 (2019)ТОМ 11, №1 (2019)384717012020Copyright ©; 2019, Ozharovskaia T.A., Zubkova O.V., Dolzhikova I.V., Gromova A.S., Grousova D.M., Tukhvatulin A.I., Popova O., Shcheblyakov D.V., Scherbinin D.N., Dzharullaeva A.S., Erokhova A.S., Shmarov M.M., Loginova S.Y., Borisevich S.V., Naroditsky B.S., Logunov D.Y., Gintsburg A.L.Copyright ©; 2019, Ожаровская T.A., Зубкова O.В., Должикова И.В., Громова A.С., Гроусова Д.M., Тухватулин A.И., Попова O., Щебляков Д.В., Щербинин Д.Н., Джаруллаева A.С., Ерохова A.С., Шмаров M.M., Логинова С.Я., Борисевич С.В., Народицкий Б.С., Логунов Д.Ю., Гинцбург A.Л.2019Ozharovskaia T.A., Zubkova O.V., Dolzhikova I.V., Gromova A.S., Grousova D.M., Tukhvatulin A.I., Popova O., Shcheblyakov D.V., Scherbinin D.N., Dzharullaeva A.S., Erokhova A.S., Shmarov M.M., Loginova S.Y., Borisevich S.V., Naroditsky B.S., Logunov D.Y., Gintsburg A.L.Ожаровская T.A., Зубкова O.В., Должикова И.В., Громова A.С., Гроусова Д.M., Тухватулин A.И., Попова O., Щебляков Д.В., Щербинин Д.Н., Джаруллаева A.С., Ерохова A.С., Шмаров M.M., Логинова С.Я., Борисевич С.В., Народицкий Б.С., Логунов Д.Ю., Гинцбург A.Л.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10302

The Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) was identified in 2012 during the first Middle East respiratory syndrome (MERS) outbreaks. MERS-CoV causes an acute lower-respiratory infection in humans, with a fatality rate of ~35.5%. Currently, there are no registered vaccines or means of therapeutic protection against MERS in the world. The MERS-CoV S glycoprotein plays the most important role in the viral life cycle (virus internalization). The S protein is an immunodominant antigen and the main target for neutralizing antibodies. In the present study, the immunogenicities of five different forms of the MERS-CoV S glycoprotein were compared: the full-length S glycoprotein, the full-length S glycoprotein with the transmembrane domain of the G glycoprotein of VSV (S-G), the receptor-binding domain (RBD) of the S glycoprotein, the membrane-fused RBD (the RBD fused with the transmembrane domain of the VSV G glycoprotein (RBD-G)), and the RBD fused with Fc of human IgG1 (RBD-Fc). Recombinant vectors based on human adenoviruses type 5 (rAd5) were used as delivery vehicles. Vaccination with all of the developed rAd5 vectors elicited a balanced Th1/Th2 response in mice. The most robust humoral immune response was induced after the animal had been vaccinated with the membrane-fused RBD (rAd5-RBD-G). Only immunization with membrane forms of the glycoprotein (rAd5-S, rAd5-S-G, and rAd5-RBD-G) elicited neutralizing antibodies among all vaccinated animals. The most significant cellular immune response was induced after vaccination of the animals with the full-length S (rAd5-S). These investigations suggest that the full-length S and the membrane form of the RBD (RBD-G) are the most promising vaccine candidates among all the studied forms of S glycoprotein.

Коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (БВРС-КоВ) был идентифицирован в 2012 году во время первых вспышек ближневосточного респираторного синдрома (БВРС). БВРС-КоВ вызывает острую инфекцию нижних дыхательных путей у человека, летальность при которой составляет ~35%. Зарегистрированные средства профилактической и терапевтической защиты против БВРС в насто ящее время отсутствуют. Гликопротеин S БВРС-КоВ играет важнейшую роль в интернализации вируса. Белок S является иммунодоминантным антигеном и основной мишенью для нейтрализующих антител. Нами проведено сравнение иммуногенности пяти различных форм гликопротеина S БВРС-КоВ: полнораз мерного гликопротеина S, полноразмерного гликопротеина S с трансмембранным доменом гликопротеина G вируса VSV (S-G), рецепторсвязывающего домена RBD гликопротеина S, мембраносвязанного RBD (слитого с трансмембранным доменом гликопротеина G вируса VSV, RBD-G) и RBD, слитого с Fc-фрагментом IgG1 человека (RBD-Fc). Для доставки использовали рекомбинантные векторы на основе аденовируса человека серотипа 5 (rAd5). Вакцинация мышей всеми разработанными векторами rAd5 позволила сформировать сбалансированный Th1/Th2-ответ. Наиболее мощный антительный ответ развивался при иммунизации животных мембраносвязанным RBD (rAd5-RBD-G). Формирование нейтрализующих антител у всех вак цинированных животных наблюдалось только при иммунизации мембранными формами гликопротеина (rAd5-S, rAd5-S-G и rAd5-RBD-G). Наиболее выраженный клеточный ответ развивался при иммунизации животных полноразмерным S (rAd5-S). Проведенные исследования позволяют предположить, что среди всех изученных форм гликопротеина S наиболее перспективными для включения в вакцину против БВРС являются полноразмерный S и мембранная форма RBD (RBD-G).

Middle East respiratory syndromeMERSMERS-CoVglycoproteinadenoviral vectorimmunityближневосточный респираторный синдромБВРСБВРС-КоВгликопротеинаденовирусный векториммунитетThis work was carried out as part of the state assignment of the Ministry of Health of the Russian Federation (No. 056-00108-18-00).Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства здравоохранения Российской Федерации (номер государственного задания 056-00108-18-00).[1] de Groot R.J., Baker S.C., Baric R.S., Brown C.S., Drosten C., Enjuanes L., Fouchier R.A.M., Galiano M., Gorbalenya A.E., Memish Z.A. // Virology Journal 2013, V.87, №14, P.7790-7792[2] Zaki A.M., van Boheemen., Bestebroer T.M., Osterhaus A.D., Fouchier R.A. // N. Engl. J. Med. 2012, V.367, №19, P.1814-1820[3] Memish Z.A., Cotten M., Meyer B., Watson S.J., Alsahafi A.J., Al Rabeeah A.A., Corman V.M., Sieberg A., Makhdoom H.Q., Assiri A. // Emerg. Infect. Dis. 2014, V.20, №6, P.1012-1015[4] Reusken C.B., Farag E.A., Jonges M., Godeke G.J., El-Sayed A.M., Pas S.D., Raj V.S., Mohran K.A., Moussa H.A., Ghobashy H. // Euro. Surveill. 2014, V.19, №23, P.1-5[5] Azhar E.I., Hashem A.M., El-Kafrawy S.A., Sohra S.S., Aburizaiza A.S., Farraja S.A., Hassan A.M., Al-Saeeda M.S., Jamjoom G.A., Madani T.A. // MBio. 2014, V.5, №4, P.1-4[6] // World Health Organisation. Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV). url http://www.who.int/emergencies/mers-cov/en/[7] Aly M., Elrobh M., Alzayer M., Aljuhani I.O., S. I.O., Balkhy I.O., H. I.O. // PLoS One. 2017, V.12, №10, P.1-11[8] // World Health Organisation. WHO Research and Development Blueprint: 2017 Annual review of diseases prioritized under the Research and Development Blueprint. 2017, url http:// www.who.int/blueprint/what/research-development/2017-Prioritization-Long-Report.pdf.[9] Qian Z., Dominguez S.R., Holmes K.V. // PLoS. One. 2013, V.8, №10, e76469[10] Millet J.K., Whittaker G.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014, V.111, №42, P.15214-15219[11] Lu G., Wang Q., Gao G.F. // Trends Microbiol. 2015, V.23, №8, P.468-478[12] Lu L., Liu Q., Zhu Y., Chan K.H., Qin L., Li Y., Wang Q., Chan J.F.W., Du L., Yu F. // Nat. Commun. 2014, V.5, №3067, P.1-12[13] Raj V.S., Mou H., Smits S.L., Dekkers D.H., Müller M.A., Dijkman R., Muth D., Demmers J.A., Zaki A., Fouchier R.A. // Nature 2013, V.495, №7440, P.251-254[14] Song F., Fux R., Provacia L.B., Volz A., Eickmann M., Becker S., Osterhaus A.D., Haagmans B.L., Sutter G. // Virology Journal 2013, V.87, №21, P.11950-11954[15] Kim E., Okada K., Kenniston T., Raj V.S., AlHajri M.M., Farag E.A.B.A., AlHajri F., Osterhaus A.D.M.E., Haagmans B.L., Gambotto A. // Vaccine. 2014, V.32, №45, P.5975-5982[16] Guo X., Deng Y., Chen H., Lan J., Wang W., Zou X., Hung T., Lu Z., Tan W. // Immunology. 2015, V.145, №4, P.476-484[17] Liu R., Wang J., Shao Y., Wang X., Zhang H., Shuai L., Ge J., Wen Z., Bu Z. // Antiviral Res. 2018, V.150, P.30-38[18] Du L., Kou Z., Ma C., Tao X., Wang L., Zhao G., Chen Y., Yu F., Tseng C.T.K., Zhou Y., Jiang S. // PLoS One. 2013, V.8, №12, P.2-10[19] Du L., Zhao G., Kou Z., Ma C., Sun S., Poon V.K.M., Lu L., Wang L., Debnath A.K., Zheng B.J. // Virology Journal 2013, V.87, №17, P.9939-9942[20] Ma C., Li Y., Wang L., Zhao G., Tao X., Tseng C.T.K., Zhou Y., Du L., Jiang S. // Vaccine. 2014, V.32, №18, P.2100-2108[21] Al-Amri S.S., Abbas A.T., Siddiq L.A., Alghamdi A., Sanki M.A., Al-Muhanna M.K., Alhabbab R.Y., Azhar E.I., Li X., Hashem A.M. // Sci. Rep. 2017, V.7, №44875, P.1-8[22] Ma C., Wang L., Tao X., Zhang N., Yang Y., Tseng C.T.K., Li F., Zhou Y., Jiang S., Du L. // Vaccine. 2014, V.32, №46, P.6170-6176[23] Pallesen J., Wang N., Corbett K.S., Wrapp D., Kirchdoerfer R.N., Turner H.L., Cottrell C.A., Becker M.M., Wang L., Shi W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2017, V.114, №35, P.E7348-E7353[24] Wang L., Shi W., Joyce M.G., Modjarrad K., Zhang Y., Leung K., Lees C.R., Zhou T., Yassine H.M., Kanekiyo M. // Nat. Commun. 2015, V.6, P.7712[25] Zhang N., Channappanavar R., Ma C., Wang L., Tang J., Garron T., Tao X., Tasneem S., Lu L., Tseng C.T., Zhou Y., Perlman S., Jiang S., Du L. // Cell. Mol. Immunol. 2016, V.13, №2, P.180-190[26] Du L., Yang Y., Zhou Y., Lu L., Li F., Jiang S. // Expert Opin. Ther. Targets. 2017, V.21, №2, P.131-143[27] Appaiahgari M.B., Vrati S. // Expert Opin. Biol. Ther. 2015, V.15, №3, P.337-351[28] Benihoud K., Yeh P., Perricaudet M. // Curr. Opin. Biotechnol. V.10, №5, P.440-447[29] Kamen A., Henry O. // The Journal of Gene Medicine V.6, P.184-192[30] Muruve D.A. // Hum. Gene Ther. 2004, V.15, №12, P.1157-1166[31] Dolzhikova I.V., Tokarskaya E.A., Dzharullaeva A.S., Tukhvatulin A.I., Shcheblyakov D.V., Voronina O.L., Syromyatnikova S.I., Borisevich S.V., Pantyukhov V.B., Babira V.F. // Acta Naturae. 2017, V.9, №3, P.4-11[32] Hatcher E.L., Zhdanov S.A., Bao Y., Blinkova O., Nawrocki E.P., Ostapchuck Y., Schäffer A.A., Brister J.R. // Nucl. Acids. Res. 2017, V.45, №D1, P.D482-D490[33] Gribova I.Y., Tillib S.V., Tutykhina I.L., Shmarov C.E., Logunov D.Y., Verkhovskaya L.V., Naroditskii B.S., Gintsburg A.L. // Acta Naturae. 2011, V.3, №3, P.64-70[34] Grehan K., Ferrara F., Temperton N. // Methods X. 2015, V.2, P.379-384[35] Quah B.J., Warren H.S., Parish C.R. // Nature Protocols 2007, V.2, №9, P.2049-2056[36] Chi H., Zheng X., Wang X., Wang C., Wang H., Gai W., Perlman S., Yang S., Zhao J., Xia X. // Vaccine. 2017, V.35, №16, P.2069-2075[37] Deng Y., Lan J., Bao L., Huang B., Ye F., Chen Y., Yao Y., Wang W., Qin C., Tan W. // Emerg. Microbes Infect. 2018, V.7, №60, P.1-10[38] Nyon M.P., Du L., Tseng C.K., Seid C.A., Pollet J., Naceanceno K.S., Agrawal A., Algaissi A., Peng B.H., Tai W. // Vaccine. 2018, V.36, №14, P.1853-1862[39] Snapper C.M., Mond J.J. // Immunol. Today. 1993, V.14, №1, P.15-17[40] Perlman S., Vijay R. // Int. J. Infect. Dis. 2016, V.47, P.23-28[41] Okba N.M., Raj V.S., Haagmans B.L. // Curr. Opin. Virol. 2017, V.23, P.49-58[42] Tai W., Zhao G., Sun S., Guo Y., Wang Y., Tao X., Tseng C.K., Li F., Jiang S., Du L., Zhou Y. // Virology 2016, V.499, P.375-382[43] Alharbi N.K., Padron-Regalado E., Thompson C.P., Kupke A., Wells D., Sloan M.A., Grehan K., Temperton N., Lambe T., Warimwe G. // Vaccine. 2017, V.35, №30, P.3780-3788[44] Munster V.J., Wells D., Lambe T., Wright D., Fischer R.J., Bushmaker T., Saturday G., van Doremalen N., Gilbert S.C., De Wit E. // NPJ. Vaccines. 2017, V.2, P.28[45] Malczyk A.H., Kupke A., Prüfer S., Scheuplein V.A., Hutzler S., Kreuz D., Beissert T., Bauer S., Hubich-Rau S., Tondera C. // Virology Journal 2015, V.89, №22, P.11654-11667[46] Lan J., Deng Y., Song J., Huang B., Wang W., Tan W. // Virol. Sin. 2018, V.33, №5, P.453-455[47] Modjarrad K. // Vaccine. 2016, V.34, №26, P.2982-2987[48] Agrawal A.S., Tao X., Algaissi A., Garron T., Narayanan K., Peng B.H., Couch R.B., Tseng C.T.K. // Hum. Vaccin. Immunother. 2016, V.12, №9, P.2351-2356[49] Coleman C.M., Liu Y.V., Mu H., Taylor J.K., Massare M., Flyer D.C., Glenn G.M., Smith G.E., Frieman M.B. // Vaccine. 2014, V.32, №26, P.3169-3174[50] Haagmans B.L., van den Brand J.M.A., Raj V.S., Volz A., Wohlsein P., Smits S.L., Schipper D., Bestebroer T.M., Okba N., Fux R. // Science. 2016, V.351, №6268, P.77-81[51] Lan J., Deng Y., Chen H., Lu G., Wang W., Guo X., Lu Z., Gao G.F., Tan W. // PLoS. One. 2014, V.9, №11, P.1-9[52] Mou H., Raj V.S., van Kuppeveld F.J.M., Rottier P.J.M., Haagmans B.L., Bosch B.J. // Virology Journal V.87, №16, P.9379-9383[53] Muthumani K., Falzarano D., Reuschel E.L., Tingey C., Flingai S., Villarreal D.O., Wise M., Patel A., Izmirly A., Aljuaid A. // Sci. Transl. Med. 2015, V.7, №301, P.1-29[54] Yang Y., Deng Y., Wen B., Wang H., Meng X., Lan J., Gao G.F., Tan W. // Viral Immunol. 2014, V.27, №10, P.543-550[55] Zhao J., Li K., Wohlford-Lenane C., Agnihothram S.S., Fett C., Zhao J., Gale Jr. M.J., Baric R.S., Enjuanes L., Gallagher T., McCray Jr. P.B., Perlmana S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014, V.111, №13, P.4970-4975[56] Iwata-Yoshikawa N., Uda A., Suzuki T., Tsunetsugu-Yokota Y., Sato Y., Morikawa S., Tashiro M., Sata T., Hasegawa H., Nagata N. // Virology Journal 2014, V.88, №15, P.8597-8614[57] Tseng C.T., Sbrana E., Iwata-Yoshikawa N., Newman P.C., Garron T., Atmar R.L., Peters C.J., Couch R.B. // PLoS. One. 2012, V.7, №4, e35421[58] Tang J., Zhang N., Tao X., Zhao G., Guo Y., Tseng C.T., Jiang S., Du L., Zhou Y. // Hum. Vaccin. Immunother. 2015, V.11, №5, P.1244-1250[59] Lan J., Yao Y., Deng Y., Chen H., Lu G., Wang W., Bao L., Deng W., Wei Q., Gao G.F. // EBioMedicine. 2015, V.2, №10, P.1438-1446