Иммуногенность различных форм гликопротеина S коронавируса ближневосточного респираторного синдрома
- Авторы: Ожаровская T.A.1, Зубкова O.В.1, Должикова И.В.1, Громова A.С.1, Гроусова Д.M.1, Тухватулин A.И.1, Попова O.1, Щебляков Д.В.1, Щербинин Д.Н.1, Джаруллаева A.С.1, Ерохова A.С.1, Шмаров M.M.1, Логинова С.Я.2, Борисевич С.В.2, Народицкий Б.С.1, Логунов Д.Ю.1, Гинцбург A.Л.1
-
Учреждения:
- Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
- «48 центральный научно-исследовательский институт» Министерства обороны Российской Федерации
- Выпуск: Том 11, № 1 (2019)
- Страницы: 38-47
- Раздел: Экспериментальные статьи
- Дата подачи: 17.01.2020
- Дата публикации: 15.03.2019
- URL: https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10302
- DOI: https://doi.org/10.32607/20758251-2019-11-1-38-47
- ID: 10302
Цитировать
Аннотация
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).
Ключевые слова
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ Ближневосточный респираторный синдром (БВРС) - острое воспалительное заболевание орга нов дыхания, впервые был диагностирован в июне 2012 года в Саудовской Аравии. В 2013 году вирус, вызывающий БВРС, официально назвали корона вирусом ближневосточного респираторного син дрома - БВРС-КоВ [1, 2]. БВРС-КоВ представляет собой одноцепочечный РНК-вирус, принадлежащий к семейству Coronaviridae, род Betacoronavirus. БВРС-КоВ, природным резервуаром которого яв ляются одногорбые верблюды, попадают в организм человека при употреблении непастеризованного мо лока верблюдов, возможна также передача вируса аэрозольным путем [3-5]. На сегодняшний день зарегистрировано 2260 ла бораторно подтвержденных случаев инфекции БВРС-КоВ, из них 803 с летальным исходом [6, 7]. В связи с высокой смертностью (около 35%) [6], ши роким распространением резервуара инфекции, а также с отсутствием эффективных профилакти ческих и терапевтических препаратов против БВРС, специалисты ВОЗ относят БВРС-КоВ к вирусам, потенциально способным вызывать пандемии [8], для предотвращения которых необходима разработ ка вакцинного препарата. Гликопротеин S - основной протективный анти ген БВРС-КоВ, формирует тримеры на поверхно сти оболочки вируса и играет важную роль в ин тернализации вируса в клетку [9]. Гликопротеин S состоит из двух субъединиц: S1, содержащей ре цепторсвязывающий домен (RBD), и S2, опосреду ющей слияние мембран вируса и клетки [10-13]. Эти особенности делают белок S перспективной мише нью при разработке вакцин против БВРС [14-17]. Рецепторсвязывающий домен (RBD) гликопротеи на S является ключевой мишенью при разработке профилактических и терапевтических препаратов против БВРС [18-20], так как он опосредует взаимо действие между вирусной частицей БВРС-КоВ и ре цептором DPP4 на поверхности клетки. Для разработки эффективной вакцины против БВРС важно понимать, какую форму гликопротеина необходимо использовать в составе вакцины, чтобы обеспечить защиту от БВРС. Опубликованы данные об иммуногенности различных форм гликопротеина БВРС-КоВ [21-25], но вопрос о том, что предпочти тельнее выбрать для вакцины, остается открытым, поскольку панель антигенов не исследовали в одина ковых условиях. Чтобы устранить этот пробел, нами сконструированы пять рекомбинантных векторов на основе аденовируса человека серотипа 5 (rAd5), экспрессирующих различные варианты гликопроте ина S БВРС-КоВ: - полноразмерный гликопротеин S, который лока лизуется в эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР); - два секретируемых варианта рецепторсвязы вающего домена гликопротеина S, содержащих ли дерный пептид щелочной фосфатазы (RBD и RBD, слитый с Fc IgG1 человека, для повышения стабиль ности и иммуногенности [18, 19]), - две трансмембранные (TM) формы, локализо ванные в плазматической мембране клетки - полно размерный S и RBD с TM-доменом гликопротеина G вируса везикулярного стоматита (VSV). Поскольку полноразмерный гликопротеин S локализуется в ЭПР [26], мы сконструировали вариант S-G с деле тированным сигналом локализации в ЭПР. Для доставки гликопротеина S выбрана платфор ма на основе рекомбинантных вирусных векторов rAd5, поскольку такие векторы способны осущест влять эффективную доставку трансгена во многие типы клеток [27, 28]; их геном полностью охарактери зован, они способны к росту до высоких титров [29], а также способны индуцировать мощный гумораль ный и клеточный иммунный ответ [30, 31]. В настоящей работе представлены результа ты сравнения гуморального и клеточного иммун ного ответа, индуцированного вакцинацией мышей rAd5, несущих различные формы гликопротеина S БВРС-КоВ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Клеточные линии Клетки HEK293 и A549 получены из Российской коллекции клеточных линий позвоночных (Россия), клетки HEK293T и Vero E6 получены из АТСС (США). Все клетки культивировали в среде DMEM, содержащей 10% фетальной бычьей сыворотки, при 37°С в 5% СО2. Получение рекомбинантных аденовирусных частиц, экспрессирующих различные варианты гликопротеина S вируса БВРС-КоВ Аминокислотные последовательности гликопротеи на S БВРС-КоВ изолятов 2015-2017 годов получены из базы данных NCBI [32]. С использованием программы Geneious® 10.2.3 на основе аминокислотных последовательностей построена консенсусная после довательность гликопротеина S. Нуклеотидные по следовательности, кодирующие различные формы гликопротеинов, были оптимизированы для экспрес сии в клеточных линиях млекопитающих и синте зированы компанией «Евроген» (Россия). Получены пять рекомбинантных плазмид pAd5-S, pAd5-S-G, pAd5-RBD, pAd5-RBD-G и pAd5-RBD-Fc. rAd5 по лучали по методике, описанной ранее [33]. Получение лентивирусных частиц, псевдотипированных гликопротеином S БВРС- КоВ (псевдовирусов) Для получения псевдовирусов клетки НЕК293Т вы севали в 15-см культуральные чашки и котранс фицировали тремя плазмидами (pCMVΔR8,2; pLV-CMV-EGFP; pCMV-MERS-CoV-S). Спустя 72 ч супернатанты собирали, фильтровали, разливали в пробирки и замораживали при -80°С. Для титрова ния псевдовируса использовали клетки Vero E6. Титр псевдовируса выражали в единицах формирования фокусов флуоресценции (FFU, fluorescent forming units). Определение экспрессии различных форм гликопротеина S вируса БВРС-КоВ методом вестерн-блотинга Клетки HEK293 высевали в 35-мм чашки Петри и инкубировали в течение ночи до 70% монослоя, по сле чего клетки обрабатывали rAd5 в количестве 100 БОЕ/клетку. rAd5-null использовали как кон трольный вирус. Экспрессию различных форм гли копротеина вируса БВРС-КоВ определяли через 24 ч методом вестерн-блотинга с использованием анти тел, специфичных к гликопротеину S (40069-RP02, Sino Biological, Китай), и антител, специфичных к IgG кролика (NA934V, GE, Великобритания). Экспрессию мембраносвязанных вариантов гликопротеина (S, S-G, RBD-G) детектировали в лизатах клеток, приготов ленных с помощью буфера Cell Culture Lysis Reagent (Promega, США). Экспрессию секретируемых вари антов гликопротеина (RBD, RBD-Fc) детектировали в среде от клеток. На лунку наносили по 10 мкл образ цов лизатов (10 мкг общего белка), образцы среды на носили в количестве 10 мкл на лунку. Лабораторные животные Все эксперименты на животных проводили в стро гом соответствии с рекомендациями Национального стандарта Российской Федерации (ГОСТ 33044-2014, «Принципы надлежащей лабораторной практики»). Шестинедельные самки мышей C57/BL6 (18-20 г) были получены из питомника Пущино (Россия). Мыши имели свободный доступ к воде и пище, раз мещались в системе содержания животных ISOcage (Tecniplast, Италия). Иммунизация и сбор образцов сывороток Мышей случайным образом распределяли по груп пам (n = 5 при анализе гуморального ответа, n = 9 при анализе клеточного ответа) и вакцинировали ре комбинантными аденовирусными частицами внутри мышечно в дозе 108 в.ч./мышь в общем объеме 0.1 мл. Сыворотки собирали через 21 день после вакцинации для исследования титров S-специфических IgG. Определение титра антител в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа (ИФА) Титр гликопротеин-специфических антител в сыво ротке крови определяли методом иммуноферментного анализа. Использовали рекомбинантные белки: глико протеин S (40069-V08B; Sino Biological) и RBD (40071- V08B1; Sino Biological). Блокирование мест неспецифического связывания проводили раствором ФСБ в 0.1% Твин 20 (ФСБ-Т), содержащем 5% обезжирен ного молока (A0830; AppliChem, Испания). Сыворотки титровали двукратным шагом в растворе ФСБ-Т с 3% обезжиренным молоком. Для детекции использова ли вторичные антитела, специфичные к IgG мыши и конъюгированные с пероксидазой хрена (для опре деления общего титра IgG - NXA931 (GE Healthcare, США); для IgG1 - ab97240 (Abcam, Великобритания); для IgG2a - ab97245 (Abcam); для IgG2b - ab97250 (Abcam); для IgG3 - ab97260 (Abcam)). Проявляли с использованием раствора тетраметилбензидина (НИИОПиК, Россия). Реакцию останавливали добав лением 1 M H2SO4, оптическую плотность измеряли при длине волны 450 нм (OD450) на планшетном спек трофотометре Multiscan FC (Thermo Fisher Scientific). Титр IgG определяли как максимальное разведение сыворотки, в котором значение OD450 сыворотки им мунизированного животного превосходит значение контрольной сыворотки более чем в 2 раза. Реакция нейтрализации псевдовирионов (PsVNA) Реакцию нейтрализации псевдовирионов (PsVNA) проводили по методике, описанной ранее [34]. Готовили разведения сывороток, инактивированных нагреванием: 1 : 10, 1 : 40, 1 : 160 и 1 : 640. Затем эти образцы смешивали с равным объемом среды DMEM, содержащим 105 FFU/мл псевдовирионов. Эту смесь инкубировали в течение 1 ч при 37°С, инокулировали на монослой клеток Vero E6 и инкубировали при 37°С в течение 42 ч. Затем подсчитывали количество фо кусов флуоресцентных клеток EGFP. Титр нейтра лизации псевдовирионов в сыворотке иммунизиро ванного животного определяли как максимальное разведение, при котором наблюдали 50% снижение количества фокусов флуоресцентных клеток EGFP по сравнению с сыворотками интактных (не вакци нированных) животных. Анализ Т-клеточного ответа (лимфопролиферативный анализ) Животных забивали на 8 день после иммунизации и отбирали селезенки, которые гомогенизировали че рез сито с диаметром пор 100 мкм в стерильном ФСБ. Спленоциты выделяли с помощью центрифугирова ния (800 g, 30 мин) на подушке раствора фиколла (1.09 г/мл, «ПанЭко», Россия). Для анализа пролиферации Т-клеток спленоциты окрашивали карбоксифлуорес цеином с использованием набора Сarboxyfluorescein succinimidyl ester (CFSE) tracer kit (Invitrogen, США) по описанной ранее методике [35]. Клетки рассевали в 96-луночные планшеты в количестве 200000 клеток на лунку в среде RPMI1640, рестимулировали реком бинантным S БВРС-КоВ (40071-V08B1; Sino Biological) в количестве 1 мкг/лунку. Через 3 дня клетки соби рали, промывали ФСБ и окрашивали антителами, специфичными к CD3, CD4 и CD8: аллофикоцианин (APC)-меченные антитела к CD3, APC-Cy7-меченные антитела к CD8 и фикоэритрин-меченные антитела к CD4 (BD Biosciences, США), и фиксировали в рас творе 1% параформальдегида. Пролиферирующие CD4+ и CD8+ Т-лимфоциты определяли в клеточной смеси с использованием проточного цитофлуориметра BD FACS Aria III (BD Biosciences). Результирующий процент пролиферирующих клеток (Х) рассчитывали по формуле Х = %st - %, где %st - процент пролифе рирующих клеток после рестимуляции спленоцитов рекомбинантным гликопротеином S вируса БВРС- КоВ, а % - процент пролиферирующих клеток без ре стимуляции (интактных клеток). Анализ продукции интерферона гамма (ИФН-гамма) Спленоциты выделяли на 15 день после вакцинации по методике, описанной выше. Клетки рассевали в 96-луночные планшеты в количестве 200000 клеток на лунку в среде RPMI1640, далее их рестимулиро вали рекомбинантным S БВРС-КоВ (40071-V08B1; Sino Biological) в количестве 1 мкг/лунку. Через 48 ч собирали надосадочную среду. Концентрацию ИФН-гамма в среде измеряли методом ИФА с по мощью коммерческого набора (mouse IFN-γ ELISA kit; Invitrogen) по протоколу фирмы-производите ля. Прирост концентрации ИФН-гамма определя ли по формуле Х = Сst /Сint, где Х - прирост кон центрации ИФН-гамма (разы), Сst - концентрация ИФН-гамма в среде от стимулированных клеток (пг/ мл), Сint - концентрация ИФН-гамма в среде от не стимулированных (интактных) клеток (пг/мл). Статистический анализ Статистический анализ выполнен с использованием программного обеспечения GraphPad 7.0 (GraphPad Software, США). При анализе данных несвязанных выборок использовали критерий Стьюдента для не зависимых образцов или критерий Манна-Уитни в зависимости от нормальности распределения дан ных. Нормальность распределения определяли с по мощью обобщенного теста Д’Агостино-Пирсона. РЕЗУЛЬТАТЫ Получение rAd5 Для определения и сравнения иммуногенности раз личных форм гликопротеина S вируса БВРС-КоВ нами получено пять rAd5: rAd5-S, rAd5-S-G, rAd5- RBD, rAd5-RBD-G и rAd5-RBD-Fc. Схемы целе вых трансгенов в геномах rAd5 показаны на рис. 1А. Экспрессию различных форм гликопротеина S БВРС-КоВ анализировали методом вестерн-блотин га (рис. 1Б). В образцах полноразмерного гликопро теина (rAd5-S и rAd5-S-G) белок S выявляли в виде двух полипептидов (рис. 1Б), причем верхняя поло са представляла собой гликозилированную форму белка S (~230-250 кДа), а нижняя (~100 кДа) - субъ единицу S1, которая образуется в результате рас щепления полноразмерного S протеазами клетки. Молекулярные массы полос превышали рассчитан ные по нуклеотидной последовательности, что сви детельствует о предполагаемом гликозилировании белка [14, 16, 36-38]. В образцах RBD (RBD, RBD-G и RBD-Fc) выявлен единственный полипептид (рис. 1Б) с массой ~25, ~30 и ~55 кДа соответственно. Масса полипептидов на основе RBD соответствовала расчетным. rAd5, экспрессирующие различные формы гликопротеина S вируса БВРС-КоВ, индуцируют формирование гуморального иммунного ответа Мышей иммунизировали препаратами rAd5-S, rAd5-S-G, rAd5-RBD, rAd5-RBD-G и rAd5-RBDFc внутримышечно однократно в дозе 108 в.ч. Через 3 недели после иммунизации собирали сыворот ки крови мышей и анализировали титры антител, специфичных к гликопротеину S и к RBD (рис. 2). В сыворотке крови мышей контрольных групп (не иммунизированные и иммунизированные rAd5-null) гликопротеин-специфические IgG не обнаружены. Наибольший титр IgG, специфичных к гликопро теину S, наблюдали в группе животных, иммуни зированных rAd5-RBD-G [геометрическое среднее титра (ГСТ): 356055; 95% доверительный интервал (ДИ): 139042-911772], наименьший - у животных, иммунизированных rAd5-RBD-Fc (ГСТ: 29407, 95% ДИ: 11455-75492) (рис. 2А). Анализ IgG, специфич ных к RBD, показал, что наиболее иммуногенными были конструкции rAd5-RBD-G (ГСТ: 89144, 95% ДИ: 60665-130994) и rAd5-RBD (ГСТ: 58831, 95% ДИ: 40024-86424), а наименее иммуногенной - rAd5-RBDFc (ГСТ: 6400, 95% ДИ: 2230-18364). Статистически значимых различий в титрах IgG, специфичных к RBD, между группами rAd5-RBD и rAd5-RBD-G не обнаружено (рис. 2Б). У мышей известно четыре изотипа IgG, которые отвечают за идентификацию и клиренс многих анти генов: IgG1, IgG2a, IgG2b и IgG3 [39]. Определение титров изотипов IgG через 3 недели после иммуниза ции показало, что у всех иммунизированных живот ных представлены все четыре изотипа IgG (рис. 3). Значения титров IgG1, IgG2a и IgG2b для каждой группы иммунизированных животных составляли: rAd5-S (ГСТ: 409600, 409600 и 89144 соответствен но), rAd5-S-G (ГСТ: 540470, 470506 и 155209 соответ ственно), rAd5-RBD (ГСТ: 540470, 713155 и 135118 соответственно) и rAd5-RBD-G (ГСТ: 356578, 713155 и 204800 соответственно). При этом не обнаружено статистически значимых различий в титрах изоти пов IgG. После вакцинации rAd5-RBD-Fc значения титров IgG1, IgG2a и IgG2b были существенно ниже, чем в других группах (ГСТ: 102400, 89144 и 12800 соответственно). Титр IgG3 не различался существен но в группах (rAd5-S, rAd5-S-G, rAd5-RBD, rAd5- RBD-G и rAd5-RBD-Fc; ГСТ: 33779, 14703, 51200, 33779 и 5572 соответственно). Таким образом, соглас но полученным данным, наибольший вклад в общий титр гликопротеин-специфических IgG вносят изо типы IgG1 и IgG2a. rAd5, экспрессирующие мембранные формы гликопротеина БВРС-КоВ, вызывают выработку нейтрализующих антител у мышей Определение титра нейтрализующих антител (в реакции нейтрализации псевдовирионов) показало, что сыворотки крови всех мышей, иммунизированных rAd5-S, rAd5-S-G и rAd5-RBD-G, содержат нейтра лизующие антитела (рис. 4) с ГСТ 1 : 121, 1 : 160 и 1 : 70 соответственно, без статистически значимой разницы в титрах (р > 0.05). В группе rAd5-RBD только у трех мышей из пяти обнаружены нейтрализующие анти тела, тогда как в группах rAd5-RBD-Fc и у интактных животных нейтрализующие антитела не обнаружены. Таким образом, результаты проведенного экспери мента показали, что только иммунизация rAd5, экс прессирующими мембранные формы гликопротеина (S, S-G, RBD-G), позволяет индуцировать выработку нейтрализующих антител. rAd5, экспрессирующие варианты S-белка БВРС-КоВ, индуцируют формирование клеточного иммунного ответа Поствакцинальный клеточный иммунный ответ оце нивали двумя методами - по количеству пролиферирующих Т-клеток и по продукции ИФН-гамма Т-клетками в ответ на рестимуляцию гликопроте ином. Повторную стимуляцию проводили с исполь зованием полноразмерного S, так как он содержит наибольшее количество эпитопов и присутствует в вирусных частицах БВРС-КоВ. Анализ пролиферации CD4+ клеток на 8-й день после вакцинации (рис. 5, слева) выявил наиболь шую лимфопролиферативную активность в группе rAd5-S (2.10%) и наименьшую - в группе rAd5-RBDFc (0.25%). Статистически значимые различия в лим фопролиферативном ответе CD4+ клеток между группами иммунизированных и интактных живот ных наблюдали в группах rAd5-S (2.10%) и rAd5-S-G (1.63%). Анализ пролиферации CD8+ клеток (рис. 5, справа) выявил наибольшую лимфопролифератив ную активность в группе rAd5-S (1.90%), наимень шую - в группе rAd5-RBD-Fc (0.35%). Статистически значимые различия в лимфопролиферативном отве те CD8+ клеток между группами иммунизированных и интактных животных наблюдали в группах rAd5-S (1.90%), rAd5-S-G (1.15%) и rAd5-RBD-G (0.55%). Исследование продукции ИФН-гамма спленоцитами после рестимуляции гликопротеином S БВРС-КоВ также показало, что наиболее выраженный клеточ ный иммунный ответ развивался у животных, им мунизированных rAd5-S и rAd5-S-G (рис. 6): при рост концентрации ИФН-гамма составил 15.12 ± 0.43 и 10.14 ± 0.97 раза относительно интактных клеток соответственно. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ В настоящее время не существует специфических профилактических и терапевтических средств про тив ближневосточного респираторного синдрома. Интенсивные исследования, направленные на раз работку вакцин против этого заболевания, ведутся в США, Германии, Корее и других странах [40, 41]. Известно несколько кандидатных вакцин на осно ве гликопротеина БВРС-КоВ: вирусные векторы на основе рекомбинантных вирусов осповакцины, аденовируса, вируса кори и др., ДНК-вакцины, ком бинированные кандидатные вакцины на основе ДНК и рекомбинантного белка, кандидатные вакцины на основе вирусоподобных частиц и рекомбинантных белков [22, 38, 41-46]. Ключевым моментом в разработке вакцины яв ляется выбор антигена. Большинство вакцин про тив БВРС основаны на использовании различных форм гликопротеина БВРС-КоВ (полноразмерный S, субъединица S1, RBD) [14-16, 18, 22, 24, 47-55] - основной мишени нейтрализующих антител. Однако вопрос о том, какую форму выбрать для по лучения эффективной вакцины, остается откры тым. Известно, что использование полноразмерного S обеспечивает защиту 100% животных от леталь ной инфекции, вызванной БВРС-КоВ [44]. Однако некоторые авторы высказывают опасения по пово ду использования полноразмерного S БВРС-КоВ в составе вакцины. Так сообщалось, что вакцина на основе полноразмерного гликопротеина корона вируса тяжелого острого респираторного синдрома (ТОРС), который, как и БВРС-КоВ, относится к роду Betacoronavirus, приводит к развитию иммунопато логии в легких, обусловленной мощным антитель ным ответом на гликопротеин ТОРС-КоВ и слабым клеточным (Th2-поляризованный иммунный ответ) [56, 57]. Модификации гликопротеина в основном были направлены на то, чтобы в антиген входил рецеп торсвязывающий домен гликопротеина. Показана иммуногенность S1-субъединицы, RBD или RBD, слитого с Fc-фрагментом IgG человека [15, 18, 19, 49, 58]. Исследования протективности препаратов на основе RBD (субъединичные вакцины) показа ли, что вакцинация RBD защищала ~80% животных от БВРС-КоВ, несмотря на высокие титры нейтра лизующих антител, способных блокировать взаимо действия между вирусом и рецептором DPP4 на по верхности клетки [42, 59]. Отсутствие 100% защиты связано, по всей видимости, с необходимостью разви тия клеточного иммунного ответа, а также блокиро вания слияния мембран вируса и клетки, опосредо ванного S2-субъединицей. Кроме того, использование субъединичных, а также инактивированных вак цин не позволяет сформировать сбалансированный Th1/Th2-ответ и часто приводит к формированию Th2-поляризованного иммунного ответа [22, 42], раз витие которого в случае БВРС может привести к им мунопатологии легких [48]. Поэтому при разработке вакцины против БВРС важно учитывать, что им мунитет, индуцированный вакциной, должен быть Th1/Th2-сбалансированным. Исследовано множество антигенов на основе гли копротеина S БВРС-КоВ; однако не проводилось прямого сравнения этих антигенов в одинаковых условиях (с использованием одинаковых платформ для доставки антигенов). В настоящей работе прове дено прямое сравнение иммуногенности пяти различ ных форм гликопротеина S БВРС-КоВ в одинаковых условиях, для доставки использовали rAd5. У жи вотных, вакцинированных rAd5, экспрессирующи ми различные формы гликопротеина S БВРС-КоВ, развивался мощный антительный (преимущественно IgG1 и IgG2a) и Т-клеточный ответ, причем каждый из вариантов rAd5 позволял сформировать сбалан сированный Th1/Th2-ответ, что является одним из ключевых моментов в разработке вакцины против БВРС. Исследование напряженности гуморального иммунного ответа показало, что мембранная форма RBD (rAd5-RBD-G) вызывает более мощный IgG ответ, чем другие исследуемые формы. Показано также, что только мембранные формы гликопротеина БВРС-КоВ (rAd5-S, rAd5-S-G и rAd5-RBD-G) сти мулировали выработку нейтрализующих антител. Исследование напряженности клеточного иммунного ответа показало, что наибольшей иммуногенностью обладают формы полноразмерного гликопротеина БВРС-КоВ (rAd5-S и rAd5-S-G). Таким образом, результаты нашей работы позво ляют предположить, что из всех изученных форм гликопротеина S БВРС-КоВ наибольший интерес для включения в вакцину представляют полнораз мерный гликопротеин S и мембранная форма RBD (RBD-G). ЗАКЛЮЧЕНИЕ В настоящей работе изучена иммуногенность пяти вариантов гликопротеина S вируса БВРС-КоВ у мы шей. Для доставки антигенов использовали платфор му на основе рекомбинантных аденовирусных векто ров rAd5. Нами показано, что: - наиболее мощный антительный ответ развивал ся при иммунизации животных мембраносвязанным RBD (rAd5-RBD-G); -только мембранные формы гликопротеина БВРС-КоВ (rAd5-S, rAd5-S-G и rAd5-RBD-G) ин дуцировали выработку нейтрализующих антител у всех вакцинированных мышей; - наиболее выраженный клеточный иммунный от вет развивался при иммунизации животных полно размерным гликопротеином (rAd5-S); - вакцинация мышей всеми разработанными век торами rAd5 позволила сформировать сбалансиро ванный Th1/Th2-ответ.
Об авторах
T. A. Ожаровская
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
O. В. Зубкова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
И. В. Должикова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
A. С. Громова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
Д. M. Гроусова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
A. И. Тухватулин
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
O. Попова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
Д. В. Щебляков
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
Д. Н. Щербинин
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
A. С. Джаруллаева
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
A. С. Ерохова
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
M. M. Шмаров
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
С. Я. Логинова
«48 центральный научно-исследовательский институт» Министерства обороны Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
С. В. Борисевич
«48 центральный научно-исследовательский институт» Министерства обороны Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
Б. С. Народицкий
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
Д. Ю. Логунов
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Автор, ответственный за переписку.
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
A. Л. Гинцбург
Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: logunov@gamaleya.org
Россия
Список литературы
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- // World Health Organisation. Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV). url http://www.who.int/emergencies/mers-cov/en/
- 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
- // 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.
- Qian Z., Dominguez S.R., Holmes K.V. // PLoS. One. 2013, V.8, №10, e76469
- Millet J.K., Whittaker G.R. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014, V.111, №42, P.15214-15219
- Lu G., Wang Q., Gao G.F. // Trends Microbiol. 2015, V.23, №8, P.468-478
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- Du L., Yang Y., Zhou Y., Lu L., Li F., Jiang S. // Expert Opin. Ther. Targets. 2017, V.21, №2, P.131-143
- Appaiahgari M.B., Vrati S. // Expert Opin. Biol. Ther. 2015, V.15, №3, P.337-351
- Benihoud K., Yeh P., Perricaudet M. // Curr. Opin. Biotechnol. V.10, №5, P.440-447
- Kamen A., Henry O. // The Journal of Gene Medicine V.6, P.184-192
- Muruve D.A. // Hum. Gene Ther. 2004, V.15, №12, P.1157-1166
- 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
- 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
- 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
- Grehan K., Ferrara F., Temperton N. // Methods X. 2015, V.2, P.379-384
- Quah B.J., Warren H.S., Parish C.R. // Nature Protocols 2007, V.2, №9, P.2049-2056
- 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
- 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
- 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
- Snapper C.M., Mond J.J. // Immunol. Today. 1993, V.14, №1, P.15-17
- Perlman S., Vijay R. // Int. J. Infect. Dis. 2016, V.47, P.23-28
- Okba N.M., Raj V.S., Haagmans B.L. // Curr. Opin. Virol. 2017, V.23, P.49-58
- 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
- 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
- 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
- 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
- Lan J., Deng Y., Song J., Huang B., Wang W., Tan W. // Virol. Sin. 2018, V.33, №5, P.453-455
- Modjarrad K. // Vaccine. 2016, V.34, №26, P.2982-2987
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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
- 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