Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1093510.32607/actanaturae.10935ReviewsОбзорыResearch ArticleGenes that control vaccinia virus immunogenicityГены, влияющие на иммуногенность вируса осповакциныShchelkunovSergeyЩелкуновСергей
Russian Federation
snshchel@rambler.ruShchelkunovaG. A.ЩелкуноваГ. А.
Russian Federation
snshchel@rambler.ruState Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”, RospotrebnadzorГосударственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» РоспотребнадзораThe Federal Research Center Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch, Russian Academy of SciencesИнститут цитологии и генетики СО РАНNovosibirsk State UniversityНовосибирский национальный исследовательский государственный университет1604202012133413003202007042020Copyright ©; 2020, Shchelkunov S., Shchelkunova G.A.Copyright ©; 2020, Щелкунов С., Щелкунова Г.А.2020Shchelkunov S., Shchelkunova G.A.Щелкунов С., Щелкунова Г.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10935

The live smallpox vaccine was a historical first and highly effective vaccine. However, along with high immunogenicity, the vaccinia virus (VACV) caused serious side effects in vaccinees, sometimes with lethal outcomes. Therefore, after global eradication of smallpox, VACV vaccination was stopped. For this reason, most of the human population worldwide lacks specific immunity against not only smallpox, but also other zoonotic orthopoxviruses. Outbreaks of diseases caused by these viruses have increasingly occurred in humans on different continents. However, use of the classical live VACV vaccine for prevention against these diseases is unacceptable because of potential serious side effects, especially in individuals with suppressed immunity or immunodeficiency (e.g., HIV-infected patients). Therefore, highly attenuated VACV variants that preserve their immunogenicity are needed. This review discusses current ideas about the development of a humoral and cellular immune response to orthopoxvirus infection/vaccination and describes genetic engineering approaches that could be utilized to generate safe and highly immunogenic live VACV vaccines.

Противооспенная живая вакцина – исторически первая и одна из наиболее эффективных вакцин. Однако наряду с высокой иммуногенностью вакциния вирус (VACV) вызывал тяжелые побочные реакции организма вакцинируемых, иногда приводящие к летальному исходу. Поэтому после глобальной ликвидации оспы вакцинация VACV населения была прекращена. Это привело к отсутствию в настоящее время у большей части населения специфического иммунитета не только против оспы, но и против других видов ортопоксвирусов. Поэтому вспышки заболеваний, обусловленных зоонозными ортопоксвирусами, в последние годы все чаще регистрируются у людей на разных континентах. Однако использование классической живой вакцины на основе VACV для защиты от этих инфекций неприемлемо, так как возможно развитие тяжелых побочных реакций, особенно у людей с ослабленной иммунной системой или с иммунодефицитом (в том числе ВИЧ-инфицированных). Поэтому необходимо создавать высокоаттенуированные варианты VACV, но не утратившие при этом свои иммуногенные свойства. В обзоре рассмотрены современные представления о закономерностях развития гуморального и клеточного иммунного ответа на ортопоксвирусную инфекцию/вакцинацию, описаны подходы к получению методами генетической инженерии безопасных и высокоиммуногенных вариантов живых вакцин на основе VACV.

smallpoxvaccinationimmunogenicityprotectivenessimmune modulating proteinsвакцинацияиммуногенностьиммуномодулирующие белкиоспапротективностьРоссийский Научный ФондRussian Science Foundation19-14-00006Fenner F., Henderson D.A., Arita I., Jezek Z., Ladnyi I.D. Smallpox and Its Eradication. Geneva: World Health Organization, 1988. 1460 p.Esparza J., Schrick L., Damaso C.R., Nitsche A. // Vaccine. 2017. V. 35. P. 7222–7230.Shchelkunov S.N., Marennikova S.S., Moyer R.W. Orthopoxviruses pathogenic for humans. New York: Springer, 2005. 425 p.Downie A.W. // Br. J. Exp. Pathol. 1939. V. 20. P. 158–176.Tulman E.R., Delhon G., Afonso C.L., Lu Z., Zsak L., Sandybaev N.T. Kerembekova U.Z., Zaitsev V.L., Kutish G.F., Rock D.L. // J. Virol. 2006. V. 80. P. 9244–9258.Shchelkunov S.N. // PLoS Pathog. 2013. V. 9. e1003756.Kennedy R.B., Ovsyannikova I.G., Jacobson R.M., Poland G.A. // Curr. Opin. Immunol. 2009. V. 21. P. 314–320.Moss B. // Immunol. Rev. 2011. V. 239. P. 8–26.Albarnaz J.D., Torres A.A., Smith G.L. // Viruses. 2018. V. 10. e101.Shchelkunov S.N. // Virus Genes. 1995. V. 10. P. 53–71.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.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.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., et al. // Virology. 2002. V. 509. P. 66–70.Le Mercier P.//. Nucleic Acids Res. 2011. V. 39 (Database issue). P. D576–D582.Condit R.C., Moussatche N., Traktman P. // Adv. Virus. Res. 2006. V. 66. P. 31–124.Yoder J.D., Chen T.S., Garnier C.R., Vemulapalli S., Maier C.S., Hruby D.E. // Virol. J. 2006. V. 3. e10.Chung C.S., Chen C.H., Ho M.Y., Huang C.Y., Liao C.L., Chang W. // J. Virol. 2006. V. 80. P. 2127–2140.Resch W., Hixson K.K., Moore R.J., Lipton M.S., Moss D. // Virology. 2007. V. 358. P. 233–247.Forsyth K.S., DeHaven B., Mendoca M., Paul S., Sette A., Eisenlohr L.C. // J. Immunol. 2019. V. 202. P. 1340–1349.Belyakov I.M., Earl P., Dzutsev A., Kuznetsov V.A., Lemon M., Wyatt L.S., Snyder J.T., Ahlers J.D., Franchini G., Moss B., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. V. 100. P. 9458–9463.Mack T.M., Noble J., Thomas D.B. // Am. J. Trop. Med. Hyg. 1972. V. 21. P. 214–218.Chaudhri G., Panchanathan V., Bluethmann H., Karupiah G. // J. Virol. 2006. V. 80. P. 6339–6344.Aldaz-Carroll L., Xiao Y., Whitbeck J.C., de Leon M.P., Lou H., Kim M., Yu J., Reinherz E.L., Isaacs S.N., Eisenberg R.J., et al. // J. Virol. 2007. V. 81. P. 8131–8139.Huw Davies D., Molina D.M., Wrammer J., Miller J., Hirst S., Mu Y., Pablo J., Unal B., Nakajima-Sasaki R., Liang X., et al. // Proteomics. 2007. V. 7. P. 1678–1686.Benhnia M.R., McCausland M.M., Su H., Singh K., Hoffmann J., Davies D.H., Felgner P.L., Head S., Sette A., Garboczi D.N., et al. // J. Virol. 2008. V. 82. P. 3751–3768.Moutaftsi M., Tscharke D.C., Vaughan K., Koelle D.M., Stern L., Calvo-Calle M., Ennis F., Terajima M., Sutter G., Crotty S., et al. // Future Microbiol. 2010. V. 5. P. 221–239.Amanna I.J., Slifka M.K., Crotty S. // Immunol. Rev. 2006. V. 211. P. 320–337.Matho M.H., Schlossman A., Meng X., Benhnia M.R., Kaever T., Buller M., Doronin K., Parker S., Peters B., Crotty S., et al. // PLoS Pathog. 2015. V. 11. e1005148.Zajonc D.M. // Subcell. Biochem. 2017. V. 83. P. 103–126.Panchanathan V., Chaudhri G., Karupiah G. // J. Virol. 2006. V. 80. P. 6333–6338.Oseroff C., Kos F., Bui H., Peters B., Pasquetto V., Glenn J., Palmore T., Sidney J., Tscharke D.C., Bennink J.R., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 13980–13985.Moutaftsi M., Peters B., Pasquetto V., Tscharke D.C., Sidney J., Bui H.H., Grey H., Sette A. // Nat. Biotechnol. 2006. V. 24. P. 817–819.Croft N.P., Smith S.A., Pickering J., Sidney J., Peters B., Faridi P., Witney M.J., Sebastian P., Flesch I.E.A., Heading S.L., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2019. V. 116. P. 3112–3117.Olson V.A., Shchelkunov S.N. // Viruses. 2017. V. 9. e242.Reynolds M.G., Doty J.B., McCollum A.M., Olson V.A., Nakazawa Y. // Expert Rev. Anti. Infect. Ther. 2019. V. 17. P. 129–139.Shchelkunov S.N. // Vaccine. 2011. V. 29. Suppl. 4. D49–D53.Shchelkunova G.A., Shchelkunov S.N. // Acta Naturae. 2017. V. 9. P. 4–12.Yakubitskiy S.N., Kolosova I.V., Maksyutov R.A., Shchelkunov S.N. // Acta Naturae. 2015. V. 7. P. 113–121.Shchelkunov S.N. // Mol. Biol. 2011. V. 45. P. 24–35.Shchelkunov S.N. // Adv. Virol. 2012. V. 2012. Article ID 524743.Ferrier-Rembert A., Drillien R., Tournier J.N., Garin D., Crance J.M. // Vaccine. 2008. V. 26. P. 1794–1804.Drutskaya M.S., Belousov P.V., Nedospasov S.A. // Mol. Biol. 2011. V. 45. P. 5–15.Summer R.P., Ren H., Smith G.L. // J. Gen. Virol. 2013. V. 94. P. 1121–1126.Mathew A., O’Bryan J., Marshall W., Kotwal G.J., Terajima M., Green S., Rothman A.L., Ennis F.A. // PLoS One. 2008. V. 3. e3323.Benfield C.T.O., Ren H., Lucas S.J., Bahsoun B., Smith G.L. // J. Gen. Virol. 2013. V. 94. P. 1647–1657.Di Pilato M., Mejias-Perez E., Sorzano C.O.S., Esteban M. // J. Virol. 2017. V. 91. e00575-17.Falivene J., Del Medico Zajac M.P., Pascutti M.F., Rodriguez A.M., Maeto C., Perdiguero B., Gomez C.E., Esteban M., Calamante G., Gherardi M.M. // PLoS One. 2012. V. 7. e32220.Staib C., Kisling S., Erfle V., Sutter G. // J. Gen. Virol. 2005. V. 86. P. 1997–2006.Clark R.H., Kenyon J.C., Bartlett N.W., Tscharke D.C., Smith G.L. // J. Gen. Virol. 2006. V. 87. P. 29–38.Girgis N.M., DeHaven B., Xiao Y., Alexander E., Viner K., Isaacs S.N. // J. Virol. 2011. V. 85. P. 2547–2556.Rehm K.E., Roper R.L. // Vaccine. 2011. V. 29. P. 3276–3283.Yakubitskyi S.N., Kolosova I.V., Maksyutov R.A., Shchelkunov S.N. // Dokl. Biochem. Biophys. 2016. V. 466. P. 35–38.Strnadova P., Ren H., Valentine R., Mazzon M., Sweeney T.R., Brierley I., Smith G.L. // PLoS Pathog. 2015. V. 11. e1005151.Rehm K.E., Connor R.F., Jones G.J.B., Yimbu K., Mannie M.D., Roper R.L. // Immunology. 2009. V. 128. P. 381–392.Rehm K.E., Connor R.F., Jones G.J.B., Yimbu K., Roper R.L. // Virology. 2010. V. 397. P. 176–186.Garber D.A., O’Mara L.A., Gangadhara S., McQuoid M., Zhang X., Zheng R., Gill K., Verma M., Yu T., Johnson B., et al. // J. Virol. 2012. V. 86. P. 12605–12615.Holgado M.P., Falivene J., Maeto C., Amigo M., Pascutti M.F., Vecchione M.B., Bruttomesso A., Calamante G., del Medico-Zajac M.P., Gherardi M.M. // Viruses. 2016. V. 8. e139.Sumner R.P., Ren H., Ferguson B.J., Smith G.L. // Vaccine. 2016. V. 34. P. 4827–4834.