Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1048110.32607/20758251-2015-7-4-113-121Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleAttenuation of Vaccinia VirusАттенуация вируса осповакциныYakubitskiyS. N.ЯкубицкийС. Н.
Russian Federation
snshchel@rambler.ruKolosovaI. V.КолосоваИ. В.
Russian Federation
snshchel@rambler.ruMaksyutovR. A.МаксютовР. A.
Russian Federation
snshchel@rambler.ruShchelkunovS. N.ЩелкуновС. Н.
Russian Federation
snshchel@rambler.ruState Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesИнститут цитологии и генетики СО РАН1512201574VOL 7, NO4 (2015)ТОМ 7, №4 (2015)11312117012020Copyright ©; 2015, Yakubitskiy S.N., Kolosova I.V., Maksyutov R.A., Shchelkunov S.N.Copyright ©; 2015, Якубицкий С.Н., Колосова И.В., Максютов Р.A., Щелкунов С.Н.2015Yakubitskiy S.N., Kolosova I.V., Maksyutov R.A., Shchelkunov S.N.Якубицкий С.Н., Колосова И.В., Максютов Р.A., Щелкунов С.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10481

Since 1980, in the post-smallpox vaccination era the human population has become increasingly susceptible compared to a generation ago to not only the variola (smallpox) virus, but also other zoonotic orthopoxviruses. The need for safer vaccines against orthopoxviruses is even greater now. The Lister vaccine strain (LIVP) of vaccinia virus was used as a parental virus for generating a recombinant 1421ABJCN clone defective in five virulence genes encoding hemagglutinin (A56R), the IFN-γ-binding protein (B8R), thymidine kinase (J2R), the complement-binding protein (C3L), and the Bcl-2-like inhibitor of apoptosis (N1L). We found that disruption of these loci does not affect replication in mammalian cell cultures. The isogenic recombinant strain 1421ABJCN exhibits a reduced inflammatory response and attenuated neurovirulence relative to LIVP. Virus titers of 1421ABJCN were 3 lg lower versus the parent VACV LIVP when administered by the intracerebral route in new-born mice. In a subcutaneous mouse model, 1421ABJCN displayed levels of VACV-neutralizing antibodies comparable to those of LIVP and conferred protective immunity against lethal challenge by the ectromelia virus. The VACV mutant holds promise as a safe live vaccine strain for preventing smallpox and other orthopoxvirus infections.

Прекращение противооспенной вакцинации 35 лет назад привело к тому, что большинство людей в мире не имеют иммунитета не только против натуральной оспы, но и других зоонозных ортопоксвирусных инфекций. Поэтому важную задачу представляет разработка современной безопасной вакцины против ортопоксвирусов. На основе штамма LIVP вируса осповакцины (ВОВ), используемого для вакцинации, создан рекомбинантный вариант 1421ABJCN с нарушением пяти генов вирулентности, кодирующих гемагглютинин (A56R), γ-интерферонсвязывающий белок (B8R), тимидинкиназу (J2R), комплементсвязывающий белок (C3L) и Bcl-2-подобный ингибитор апоптоза (N1L). Показано, что инактивация выбранных генов вирулентности не влияет на репродуктивные свойства ВОВ на культурах клеток млекопитающих. Штамм 1421ABJCN характеризуется значительно меньшей реактогенностью и нейровирулентностью по сравнению с исходным LIVP. При интрацеребральном введении продукция вируса 1421ABJCN в головном мозге новорожденных мышей снижена на три порядка по сравнению с родительским ВОВ LIVP. Установлено, что при подкожном введении мышам рекомбинантный вариант 1421ABJCN индуцирует наработку ВОВ-нейтрализующих антител на уровне родительского штамма LIVP и обеспечивает полную защиту мышей от летальной дозы высокопатогенного для них вируса эктромелии. Рекомбинантный вариант ВОВ может быть использован в качестве безопасной живой культуральной вакцины нового поколения для профилактики натуральной оспы и других ортопоксвирусных инфекций.

vaccinia virusvirulence genesvaccineattenuationprotectionаттенуациявакцинавирус осповакциныгены вирулентностипротективностьThe work was supported by the Federal Target Programme “Chemical and Biological Security of the Russian Federation (2009–2014 )” and grant No. 15-04-01326a from the Russian Foundation for Basic Research.Работа выполнена при финансовой поддержке Федеральной целевой программы «Национальная система химической и биологической безопасности (2009–2014 годы)», а также Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 15-04-01326а).[1] Fenner F., Henderson D.A., Arita I., Jezek Z., Ladnyi I.D. // Smallpox and Its Eradication. Geneva: World Health Organization, 1988. 1460 p. 1988[2] Shchelkunov S.N., Marennikova S.S., Moyer R.W. // Orthopoxviruses Pathogenic for Humans. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2005. 425 p. 2005[3] Shchelkunov S.N. // PLoS Path. 2013, V.9, №12, e1003756[4] Shchelkunov S.N. // Vaccine. 2011, V.29, S4, P.D49-D53[5] Artenstein A.W., Grabenstein J.D. // Expert Rev. Vaccines. 2008, V.7, P.1225-1237[6] Mayr A., Stickl H., Muller H.K., Danner K., Singer H. // Zentralbl. Bakteriol. 1978, V.167, P.375-390[7] Kenner J., Cameron F., Empig C., Jobes D.V., Gurwith M. // Vaccine. 2006, V.24, P.7009-7022[8] Mos B. // Vaccine. 2013, V.31, P.4220-4222[9] Shchelkunov S.N., Massung R.F., Esposito J.J. // Virus Res. 1995, V.36, P.107-118[10] Shchelkunov S.N., Safronov P.F., Totmenin A.V., Petrov N.A., Ryazankina O.I., Gutorov V.V., Kotwal G.J. // Virology 1998, V.243, P.432-460[11] Shchelkunov S.N., Totmenin A.V., Loparev V.N., Safronov P.F., Gutorov V.V., Chizhikov V.E., Knight J.C., Parsons J.M., Massung R.F., Esposito J.J. // Virology 2000, V.266, P.361-386[12] Shchelkunov S.N., Totmenin A.V., Safronov P.F., Mikheev M.V., Gutorov V.V., Ryazankina O.I., Petrov N.A., Babkin I.V., Uvarova E.A., Sandakhchiev L.S. // Virology 2002, V.297, P.172-194[13] Shchelkunov S.N. // Virus Genes. 2010, V.41, P.309-318[14] Shchelkunov S.N. // Adv. Virol. 2012, V.2012, 524743[15] Falkner F.G., Moss B. // Virology Journal 1990, V.64, P.3108-3111[16] Kochneva G., Kolosova I., Maksyutova T., Ryabchikova E., Shchelkunov S. // Arch. Virol. 2005, V.150, P.1857-1870[17] // Guidelines for preclinical studies of drugs (Immuno biological drugs), part two. Edited by Mironova A.N. 2012. M.: Grif and K. 536 p. 2012[18] Maksyutov R.A., Tregubchak T.V., Denisova N.I., Maksyutov A.Z., Gavrilova E.V. // Russ. J. Immunol. 2013, V.4, P.456-459[19] Mahy W.J. // Virology. A practical approach. Edited by W.J. Mahy. 1985. IRL Press Limited. 344 p. 1985[20] Scarnovich M.O., Radaeva I.F., Vdovichenko G.V., Nechaeva E.A., Sergeev A.A., Petrishenko V.A., Plyasunov I.V., Shishkina L.N., Ternovoy V.A., Smetannikova M.A. // Voprosy Virusologii. 2007, V.2, P.37-40[21] Vijaysri S., Jentarra G., Heck M.C., Mercer A.A., McInnes C.J., Jacobs B.L. // Vaccine. 2008, V.26, P.664-676[22] Leparc-Goffart I., Poirier B., Garin D., Tissier MH., Fuchs F., Crance J.M. // J. Clin. Virol. 2005, V.32, P.47-52[23] Martinez M.J., Bray M.P., Huggins J.W. // Arch. Pathol. Lab. Med. 2000, V.124, P.362-377[24] Ashmarin I.P., Vorobyev A.A. // Statistical methods in microbiological investigations. L.: State Publishing House of medical literature. 1962, 186 p.[25] Mossman K., Upton C., Buller R.M., McFadden G. // Virology 1995, V.208, P.762-769[26] Verardi P.H., Jones L.A., Aziz F.H., Ahmad S., Yilma T.D. // Virology Journal 2001, V.75, P.11-18[27] Denes B., Gridley D.S., Fodor N., Takatsy Z., Timiryasova T.M., Fodor I. // The Journal of Gene Medicine 2006, V.7, P.814-823[28] Kotwal G.J., Isaacs S.N., McKenzie R., Frank M.M., Moss B. // Science. 1990, V.250, P.827-830[29] Sahu A., Isaacs S.N., Soulika A.M., Lambris J.D. // J. Immunol. 1998, V.160, P.5596-5604[30] Miller C.G., Shchelkunov S.N., Kotwal G.J. // Virology 1997, V.229, P.126-133[31] Isaacs S.N., Kotwal G.J., Moss B. // Proc. Natl. Acad. Sci. 1992, V.89, P.628-632[32] Lee M.S., Roos J.M., McGuigan L.C., Smith K.A., Cormier N., Cohen L.K., Roberts B.E., Paynet L.G. // Virology Journal 1992, V.66, P.2617-2630[33] Shida H., Hinuma Y., Hatanaka M., Morita M., Kidokoro M., Suzuki K., Maruyama T., Takahashi-Nishimaki F., Sugimoto M., Kitamura R. // Virology Journal 1988, V.62, P.4474-4480[34] Bartlett N.W., Symons J.A., Tscharke D.C., Smith G.L. // J. Gen. Virol. 2002, V.83, P.1965-1976[35] Cooray S., Bahar M.W., Abrescia N.G., McVey C.E., Bartlett N.W., Chen R.A., Stuart D.I., Grimes J.M., Smith G.L. // J. Gen. Virol. 2007, V.88, P.1656-1666[36] Maluquer de Motes C., Cooray S., Ren H., Almeida G.M., McGourty K., Bahar M.W., Stuart D.I., Grimes J.M., Graham S.C., Smith G.L. // PLoS Path. 2011, V.7, e1002430[37] Buller R.M., Smith G.L., Cremer K., Notkins A.L., Moss B. // Nature 1985, V.317, P.813-815[38] Taylor G., Stott E.J., Wertz G., Ball A. // J. Gen. Virol. 1991, V.72, P.125-130[39] Li Z., Rubin S.A., Taff R.E., Merchlinsky M., Ye Z., Carbone K.M. // Vaccine. 2004, V.22, P.1486-1493[40] Zhang C.X., Sauder C., Malik T., Rubin S.A. // Biologicals. 2010, V.38, P.278-283