Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1148710.32607/actanaturae.11487Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleNanobodies Are Potential Therapeutic Agents for the Ebola Virus InfectionНаноантитела – потенциальный терапевтический препарат против лихорадки Эболаhttps://orcid.org/0000-0002-2063-2449EsmagambetovIlias B.ЕсмагамбетовИльяс Булатович
Russian Federation
esmagambetovib@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1289-3411ShcheblyakovDmitriy V.ЩебляковДмитрий В.
Russian Federation
sdmitryv@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0002-3389-697XEgorovaDaria A.ЕгороваДарья А.
Russian Federation
egorova.daria@gamaleya.orghttps://orcid.org/0000-0001-7206-3594VoroninaOlga L.ВоронинаОльга Л.
Russian Federation
olv550@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-3776-3856DerkaevArtem A.ДеркаевАртем А.
Russian Federation
derkaev.a@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6629-744XVoroninaDaria V.ВоронинаДарья В.
Russian Federation
daryavoronina2009@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3248-1227PopovaOlgaПоповаОльга
Russian Federation
olga.popova31@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2687-5185RyabovaEkaterina I.РябоваЕкатерина И.
Russian Federation
ryabovaei96@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8518-1669ShcherbininDmitriy N.ЩербининДмитрий Н.
Russian Federation
dim284@inbox.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2704-6730AksenovaEkaterina I.АксеноваЕкатерина И.
Russian Federation
aksenova16@yandex.ruSemenovAndrey N.СеменовАндрей Н.
Russian Federation
semenov_an91@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1945-0397KundaMarina S.КундаМарина С.
Russian Federation
markunda99@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5361-870XRyzhovaNatalia N.РыжоваНаталья Н.
Russian Federation
rynatalia@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7893-8419ZubkovaOlga V.ЗубковаОльга В.
Russian Federation
olga-zubkova@yandex.ruTukhvatulinAmir I.ТухватулинАмир И.
Russian Federation
amir_tuhvatulin@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0003-4035-6581LogunovDenis Yu.ЛогуновДенис Ю.
Russian Federation
ldenisy@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0001-5522-8238NaroditskyBoris S.НародицкийБорис С.
Russian Federation
bsnar1941@yahoo.comBorisevichSergey V.БорисевичСергей В.
Russian Federation
48cnii@mil.ruGintsburgAlexander L.ГинцбургАлександр Л.
Russian Federation
gintsburg@gamaleya.orgNational Research Centre for Epidemiology and Microbiology named after the Honorary Academician N. F. Gamaleya of the Ministry of Health of the Russian FederationНациональный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации48 Central Research Institute, Ministry of Defense«48 Центральный научно-исследовательский институт» Министерства обороны Российской Федерации1512202113453631606202122092021Copyright ©; 2021, Esmagambetov I.B., Shcheblyakov D.V., Egorova D.A., Voronina O.L., Derkaev A.A., Voronina D.V., Popova O., Ryabova E.I., Shcherbinin D.N., Aksenova E.I., Semenov A.N., Kunda M.S., Ryzhova N.N., Zubkova O.V., Tukhvatulin A.I., Logunov D.Y., Naroditsky B.S., Borisevich S.V., Gintsburg A.L.Copyright ©; 2021, Есмагамбетов И.Б., Щебляков Д.В., Егорова Д.А., Воронина О.Л., Деркаев А.А., Воронина Д.В., Попова О., Рябова Е.И., Щербинин Д.Н., Аксенова Е.И., Семенов А.Н., Кунда М.С., Рыжова Н.Н., Зубкова О.В., Тухватулин А.И., Логунов Д.Ю., Народицкий Б.С., Борисевич С.В., Гинцбург А.Л.2021Esmagambetov I.B., Shcheblyakov D.V., Egorova D.A., Voronina O.L., Derkaev A.A., Voronina D.V., Popova O., Ryabova E.I., Shcherbinin D.N., Aksenova E.I., Semenov A.N., Kunda M.S., Ryzhova N.N., Zubkova O.V., Tukhvatulin A.I., Logunov D.Y., Naroditsky B.S., Borisevich S.V., Gintsburg A.L.Есмагамбетов И.Б., Щебляков Д.В., Егорова Д.А., Воронина О.Л., Деркаев А.А., Воронина Д.В., Попова О., Рябова Е.И., Щербинин Д.Н., Аксенова Е.И., Семенов А.Н., Кунда М.С., Рыжова Н.Н., Зубкова О.В., Тухватулин А.И., Логунов Д.Ю., Народицкий Б.С., Борисевич С.В., Гинцбург А.Л.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11487

Ebola fever is an acute, highly contagious viral disease with a mortality rate that can reach 90%. There are currently no licensed therapeutic agents specific to Ebola in the world. Monoclonal antibodies (MAbs) with viral-neutralizing activity and high specificity to the Ebola virus glycoprotein (EBOV GP) are considered as highly effective potential antiviral drugs. Over the past decade, nanobodies (single-domain antibodies, non-canonical camelid antibodies) have found wide use in the diagnosis and treatment of various infectious and non-infectious diseases. In this study, a panel of nanobodies specifically binding to EBOV GP was obtained using recombinant human adenovirus 5, expressing GP (Ad5-GP) for alpaca (Vicugna pacos) immunization, for the first time. Based on specific activity assay results, affinity constants, and the virus-neutralizing activity against the recombinant vesicular stomatitis virus pseudotyped with EBOV GP (rVSV-GP), the most promising clone (aEv6) was selected. The aEv6 clone was then modified with the human IgG1 Fc fragment to improve its pharmacokinetic and immunologic properties. To assess the protective activity of the chimeric molecule aEv6–Fc, a lethal model of murine rVSV-GP infection was developed by using immunosuppression. The results obtained in lethal model mice have demonstrated the protective effect of aEv6–Fc. Thus, the nanobody and its modified derivative obtained in this study have shown potential protective value against Ebola virus.

Лихорадка Эбола – высококонтагиозное вирусное заболевание, при котором смертность достигает 90%. В настоящее время в мире не существует зарегистрированных средств специфической терапии заболевания, вызываемого вирусом Эбола. Однако в качестве перспективных противовирусных препаратов рассматриваются моноклональные антитела, обладающие высокой специфичностью к поверхностному гликопротеину вируса Эбола (EBOV GP). За последнее десятилетие широкое применение в диагностике и терапии различных инфекционных и неинфекционных заболеваний получили наноантитела (однодоменные антитела, неканонические антитела семейства верблюдовых). В настоящей работе при помощи иммунизации альпака (Vicugna pacos) рекомбинантным аденовирусом человека 5-го серотипа, экспрессирующим ген EBOV GP (Ad5-GP), впервые получена панель наноантител, специфичных к EBOV GP. Наиболее перспективный клон наноантитела aEv6 был выбран для дальнейшего изучения на основе данных по специфической активности, констант аффинности и вируснейтрализующей активности в отношении рекомбинантного вируса везикулярного стоматита, псевдотипированного EBOV GP (rVSV-GP). С целью улучшения фармакокинетических и иммунологических свойств клон aEv6 был модифицирован Fc-фрагментом человеческого IgG1 (aEv6-Fc). Для оценки протективной активности химерной молекулы aEv6-Fc разработана летальная модель инфекции мышей rVSV-GP при помощи иммуносупрессии. Испытания на летальной модели продемонстрировали защитные свойства наноантитела aEv6-Fc. Таким образом, полученное нами наноантитело и его модификация обладают потенциальными защитными свойствами против вируса лихорадки Эбола.

Ebola virusnanobodyrecombinant adenoviral vectorrecombinant vesicular stomatitis virusвирус лихорадки Эболананоантителарекомбинантный аденовирусный векторрекомбинантный вирус везикулярного стоматитаФерма "Российские альпаки"Russian Alpaca FarmSiragam V., Wong G., Qiu X. // Zool. Res. 2018. V. 39. № 1. P. 15–24.Zhu W., Banadyga L., Emeterio K., Wong G., Qiu X. // Viruses. 2019. V. 11. № 11. e999.Qiu X., Fernando L., Melito P.L., Audet J., Feldmann H., Kobinger G., Alimonti J.B., Jones S.M. // PLoS Neglected Tropical Diseases. 2012. V. 6. № 3. e1575Qiu X., Audet J., Wong G., Pillet S., Bello A., Cabral T., Strong J.E., Plummer F., Corbett C.R., Alimonti J.B., et al. // Sci. Transl. Med. 2012. V. 4. № 138. P. 138ra81.ECDC. Ebola outbreak in the Democratic Republic of the Congo – ongoing. URL: https://ecdc.europa.eu/en/ebola-virus-disease-outbreak-democratic-republic-congo-ongoing (accessed August 9, 2019).Moekotte A.L., Huson M.A., van der Ende A.J., Agnandji S.T., Huizenga E., Goorhuis A., Grobusch M.P. // Expert Opin. Investigat. Drugs. 2016. V. 25. № 11. P 1325–1335.Corti D., Misasi J., Mulangu S., Stanley D.A., Kanekiyo M., Wollen S., Ploquin A., Doria-Rose N.A., Staupe R.P., Bailey M., et al. // Science. 2016. V. 351. P. 1339–1342. Suppl. Materials.Hoenen T., Groseth A., Feldmann H. // Nat. Rev. Microbiol. 2019. V. 17. № 10. P. 593–606.Shcheblyakov D., Esmagambetov I., Simakin P., Kostina L., Kozlov A., Tsibezov V., Grebennikova T., Chifanov D., Rumyantseva I., Boyarskaya N., et al. // Antiviral Res. 2019. V. 172. e104617.Dolzhikova I.V., Zubkova O.V., Tukhvatulin A.I., Dzharullaeva A.S., Tukhvatulina N.M., Shcheblyakov D.V., Shmarov M., Tokarskaya E., Simakova Y., Egorova D., et al. // Human Vaccines Immunotherapeutics. 2017. V. 13. № 3. P. 613–620.Wu Y., Jiang S., Ying T. // Front. Immunol. 2017. V. 8. P. e1802.De Vlieger D., Ballegeer M., Rossey I., Schepens B., Saelens X. // Antibodies (Basel). 2018. V. 8. № 1. e1.Liu J.L., Shriver-Lake L.C, Anderson G.P., Zabetakis D., Goldman E.R. // Microbial Cell Factories. 2017. V. 16. № 1. e223.Darling T.L., Sherwood L.J., Hayhurst A. // Front. Immunol. 2017. V. 8. e1197.Sherwood L.J., Hayhurst A. // PLoS One. 2013. V. 8. № 4. e61232.Brunton B., Rogers K., Phillips E.K., Brouillette R.B., Bouls R., Butler N.S., Maury W. // PLoS Neglected Tropical Diseases. 2019. V. 13. № 6. e0006983.Marathe B.M., Mostafa H.H., Vogel P., Pascua P.N.Q., Jones J.C., Russell C.J., Webby R.J., Govorkova E.A. // Antiviral Res. 2017. V. 148. P. 20–31.Shcherbinin D.N., Esmagambetov I.B., Noskov A.N., Selyaninov Y.O., Tutykhina I.L., Shmarov M.M., Logunov D.Yu., Naroditsky B.S., Gintsburg A.L., et al. // Acta Naturae. 2014. V. 6. № 1. P. 76–84.Godakova S.A., Noskov A.N., Vinogradova I.D., Ugriumova G.A., Solovyev A.I., Esmagambetov I.B., Tukhvatulin A.I., Logunov D.Y., Naroditsky B.S., Shcheblyakov D.V. // Toxins (Basel). 2019. V. 11. № 8. e464.Cortez-Retamozo V., Lauwereys M., Hassanzadeh Gh.G., Gobert M., Conrath K., Muyldermans S., De Baetselier P., Revets H. // Internat. J. Cancer. 2002. V. 98. № 3. P. 456–462.Harmsen M.M., van Solt C.B., Fijten H.P., van Setten M.C. // Vaccine. 2005. V. 23. № 41. P. 4926–4934.St Claire M., Ragland D., Bollinger L., Jahrling P. // Comp. Med. 2017. V. 67. № 3. P. 253–262.Huston J.S., George A.J., Adams G.P., Stafford W.F., Jamar F., Tai M.S., McCartney J.E., Oppermann H., Heelan B.T., Peters A.M., et. al. // Quarterly J. Nucl. Med. Mol. Imaging. 1996. V. 40. P. 320–333.Batra S.K., Jain M., Wittel U.A., Chauhan S.C., Colcher D. // Curr. Opin. Biotechnol. 2002. V. 13. P. 603–608.WHO. WHO R&D Blueprint – Ad-hoc Expert Consultation on clinical trials for Ebola Therapeutics. Appendix 4. URL: https://www.who.int/ebola/drc-2018/treatments-approved-for-compassionate-use-update/en/ (accessed January, 2020).