Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1185710.32607/actanaturae.11857Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleComparison of the Effectiveness of Transepidemal and Intradermal Immunization of Mice with the Vacinia VirusСравнение эффективности трансэпидермальной и интрадермальной иммунизации мышей вирусом осповакциныhttps://orcid.org/0000-0002-6255-9745ShchelkunovSergei N.ЩелкуновСергей Николаевич
Russian Federation

доктор биологических наук, профессор, главный научный сотрудник, отдел геномных исследований

snshchel@rambler.ruSergeevAleksander A.СергеевАлександр Александрович
Russian Federation
a.a.sergeev.1986@gmail.comTitovaKsenia A.ТитоваКсения Александровна
Russian Federation
ksen-tit502@yandex.ruPyankovStepan A.ПьянковСтепан Александрович
Russian Federation
pyankov_sa@vector.nsc.ruStarostinaEkaterina V.СтаростинаЕкатерина Владимировна
Russian Federation
starostina_ev@vector.nsc.ruBorgoyakovaMaria B.БоргояковаМария Борисовна
Russian Federation
Borgoyakova_mb@vector.nsc.ruKisakovaLubov A.КисаковаЛюбовь Александровна
Russian Federation
orlova_la@vector.nsc.ruKisakovDenis N.КисаковДенис Николаевич
Russian Federation
def_2003@mail.ruKarpenkoLarisa I.КарпенкоЛариса Ивановна
Russian Federation
lkarpenko@ngs.ruYakubitskiyStanislav N.ЯкубицкийСтанислав Николаевич
Russian Federation
yakubizkiy@vector.nsc.ruState Research Center of Virology and Biotechnology VECTOR, RospotrebnadzorГосударственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора261220221441111181011202201122022Copyright ©; 2023, Shchelkunov S., Sergeev A., Titova K., Pyankov S., Starostina E., Borgoyakova M., Kisakova L., Kisakov D., Karpenko L., Yakubitskiy S.Copyright ©; 2023, Щелкунов С.Н., Сергеев А.А., Титова К.А., Пьянков С.А., Старостина Е.В., Боргоякова М.Б., Кисакова Л.А., Кисаков Д.Н., Карпенко Л.И., Якубицкий С.Н.2023Shchelkunov S., Sergeev A., Titova K., Pyankov S., Starostina E., Borgoyakova M., Kisakova L., Kisakov D., Karpenko L., Yakubitskiy S.Щелкунов С.Н., Сергеев А.А., Титова К.А., Пьянков С.А., Старостина Е.В., Боргоякова М.Б., Кисакова Л.А., Кисаков Д.Н., Карпенко Л.И., Якубицкий С.Н.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11857

The spread of the monkeypox virus infection among humans in many countries outside of Africa, which started in 2022, is now drawing the attention of the medical and scientific communities to the fact that immunization against this infection is sorely needed. According to current guidelines, immunization of people with the first-generation smallpox vaccine based on the vaccinia virus (VACV) LIVP strain, which is licensed in Russia, should be performed via transepidermal inoculation (skin scarification, s.s.). However, the long past experience of using this vaccination technique suggests that it does not ensure virus inoculation into patients’ skin with enough reliability. The procedure of intradermal (i.d.) injection of a vaccine can be an alternative to s.s. inoculation. The effectiveness of i.d. vaccination can depend on the virus injection site on the body. Therefore, the aim of this study was to compare the development of the humoral and cellular immune responses in BALB/c mice immunized with the LIVP VACV strain, which was administered either by s.s. inoculation or i.d. injection into the same tail region of the animal. A virus dose of 105 pfu was used in both cases. ELISA of serum samples revealed no significant difference in the dynamics and level of production of VACV-specific IgM and IgG after i.d. or s.s. vaccination. A ELISpot analysis of splenocytes from the vaccinated mice showed that i.d. administration of VACV LIVP to mice induces a significantly greater T-cell immune response compared to s.s. inoculation. In order to assess the protective potency, on day 45 post immunization, mice were intranasally infected with lethal doses of either the cowpox virus (CPXV) or the ectromelia virus (ECTV), which is evolutionarily distant from the VACV and CPXV. Both vaccination techniques ensured complete protection of mice against infection with the CPXV. However, when mice were infected with a highly virulent strain of ECTV, 50% survived in the i.d. immunized group, whereas only 17% survived in the s.s. immunized group. It appears, therefore, that i.d. injection of the VACV can elicit a more potent protective immunity against orthopoxviruses compared to the conventional s.s. technique.

В 2022 году во многих странах за пределами африканского континента начала распространяться инфекция, вызываемая вирусом оспы обезьян, что с новой силой привлекло внимание медиков и ученых к вопросу о необходимости вакцинации против данной инфекции. Вакцинацию имеющейся в России оспенной вакциной первого поколения на основе штамма LIVP вируса осповакцины (VACV) рекомендовано проводить методом трансэпидермальной инокуляции (скарификации кожи, с/к). Однако многолетний опыт показал, что этот метод не обеспечивает высокой надежности введения вируса в кожу пациентов. Альтернативой методу с/к может быть интрадермальная (внутрикожная, в/к) инъекция вакцины. Эффективность в/к вакцинации может зависеть от места инъекции вируса. В данной работе сравнили развитие гуморального и клеточного иммунных ответов на введение штамма LIVP VACV мышам линии BALB/c в один и тот же район хвоста методами в/к или с/к. В обоих случаях использовали дозу вируса, равную 105 БОЕ. Не выявлено статистически значимых различий в динамике и уровне продукции VACV-специфичных IgM и IgG при использовании обоих методов вакцинации. ELISpot-анализ спленоцитов вакцинированных мышей показал, что в/к введение VACV LIVP индуцирует достоверно больший Т-клеточный иммунный ответ, чем с/к инокуляция. Для оценки протективности на 45 день после иммунизации мышей интраназально инфицировали высоколетальными дозами вируса оспы коров (CPXV) или эволюционно далеко отстоящим от VACV и CPXV вирусом эктромелии (ECTV). Оба метода вакцинации обеспечивали полную защиту мышей от заражения CPXV, но в группе в/к иммунизированных мышей, инфицированных ECTV, выжило 50% мышей, а в группе с/к иммунизированных – 17%. Таким образом, в/к инъекция VACV может обеспечивать более надежную иммунную защиту от ортопоксвирусных инфекций по сравнению с классической с/к техникой.

orthopoxvirusesvaccinia virusskin scarificationintradermal injectionantibodiesT cellsортопоксвирусывирус осповакциныскарификация коживнутрикожная инъекцияантителаТ-клеткиРоссийский научный фондRussian Science Foundation19-14-00006-ПKim Y.C., Jarrahian C., Zehrung D., Mitragotri S., Prausnitz M.R. // Curr. Topics Microbiol. Immunol. 2012. V. 351. P. 77–112.Gamazo C., Pastor Y., Larraneta E., Berzosa M., Irache J.M., Donnelly R.F. // Ther. Deliv. 2019. V. 10. P. 63–80.Hettinga J., Carlisle R. // Vaccines. 2020. V. 8. Р. 534.Vollmar J., Arndtz N., Eckl K.M., Thomsen T., Petzold B., Mateo L., Schlereth B., Handley A., King L., Hulsemann V., et al. // Vaccine. 2006. V. 24. P. 2065–2070.Jackson L.A., Frey S.E., El Sahly H.M., Mulligan M.J., Winokur P.L., Kotloff K.L., Campbell J.D., Atmar R.L., Graham I., Anderson E.J., et al. // Vaccine. 2017. V. 35. P. 1675–1682.Lei V., Petty A.J., Atwater A.R., Wolfe S.A., MacLeod A.S. // Front. Immunol. 2020. V. 11. 593901.Shmeleva E.V., Gomez de Aguero M., Wagner J., Enright A.J., Macpherson A.J., Ferguson B.J., Smith G.L. // PLoS Pathog. 2022. V. 18. e1009854.Mantoux C. // C. R. Hebd. Seanc. Acad. Sci., Paris. 1909. V. 148. P. 996–998.Tarnow K., King N. // Appl. Nursing Res. 2004. V. 17. P. 275–282.Egunsola O., Clement F., Taplin J., Mastikhina L., Li J.W., Lorenzetti D.L., Dowsett L.E., Noseworthy T. // JAMA Network Open. 2021. V. 4. Р. e2035693.Wilck M.B., Seaman M.S., Baden L.R., Walsh S.R., Grandpre L.E., Devoy C., Giri A., Kleinjan J.A., Noble L.C., Stevenson K.E., et al. // J. Infect. Dis. 2010. V. 201. P. 1361–1370.Schnyder J.L., De Pijper C.A., Garcia Garrido H.M., Daams J.G., Goorhuis A., Stijnis C., Schaumburg F., Grobusch M.P. // Trav. Med. Infect. Dis. 2020. V. 37. 101868.Hughes L.J., Townsend M.B., Gallardo-Romero N., Hutson C.L., Patel N., Dotty J.B., Salzer J.S., Damon I.K., Carroll D.S., Satheshkumar P.S., et al. // Virology. 2020. V. 544. P. 55–63.Liu L., Zhong Q., Tian T., Dubin K., Athale S.K., Kupper T.S. // Nat. Med. 2010. V. 16. P. 224–227.Shchelkunov S.N., Yakubitskiy S.N., Sergeev A.A., Kabanov A.S., Bauer T.V., Bulichev L.E., Pyankov S.A. // Viruses. 2020. V. 12. Р. 795.Yakubitskiy S.N., Kolosova I.V., Maksyutov R.A., Shchelkunov S.N. // Acta Naturae. 2015. № 4 (27). V. 7. P. 113–121.Yakubitskiy S.N., Kolosova I.V., Maksyutov R.A., Shchelkunov S.N. // Acta Naturae. 2015. V. 7. P. 113–121.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., Sergeev A.A., Yakubitskiy S.N., Titova K.A., Pyankov S.A., Kolosova I.V., Starostina E.V., Borgoyakova M.B., Zadorozhny A.M., Kisakov D.N., et al. // Viruses. 2021. V. 13. Р. 1631.Pan Y., Liu L., Tian T., Zhao J., Park C.O., Lofftus S.Y., Stingley C.A., Yan Y., Mei S., Liu X., et al. // NPJ Vaccines. 2021. V. 6. Р. 1.Carroll D.S., Emerson G.L., Li Y., Sammons S., Olson V., Frace M., Nakazawa Y., Czerny C.P., Tryland M., Kolodziejek J., et al. // PLoS One. 2011. V. 6. Р. e23086.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., Berzofsky J.A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003. V. 100. P. 9458–9463.Moss B. // Immunol. Rev. 2011. V. 239. P. 8–26. doi:10.1111/j.1600-065X.2010.00975.xMoss B. // Immunol. Rev. 2011. V. 239. P. 8–26. doi: 10.1111/j.1600-065X.2010.00975.xShchelkunov S.N., Shchelkunova G.A. // Acta Naturae. 2020. V. 12. № 1 (44). P. 33–41.Shchelkunov S.N., Shchelkunova G.A. // Acta Naturae. 2020. V. 12. P. 33–41.Lambert P.H., Laurent P.E. // Vaccine. 2008. V. 26. P. 3197–3208.