Интраназальная вакцина против COVID-19 на основе рекомбинантного варианта вируса Сендай (Paramyxoviridae: Respirovirus) штамма Москва

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Одним из наиболее удобных, безопасных и эффективных способов профилактики респираторных инфекций, включая COVID-19, является интраназальная вакцинация с использованием живых векторных вакцин на основе непатогенных или слабопатогенных для человека вирусов. Вирус Сендай как нельзя лучше подходит для этих целей, поскольку он является респираторным вирусом и способен, не вызывая заболевания, ограниченно реплицироваться в клетках бронхиального эпителия человека.

Цель работы – конструирование и изучение вакцинных свойств рекомбинантного варианта вируса Сендай штамма Москва, экспрессирующего секретируемый рецептор-связывающий домен S-белка SARS-CoV-2 штамма дельта (RBDdelta), при однократной интраназальной иммунизации.

Материалы и методы. Рекомбинанный вариант вируса Сендай штамма Москва, несущий встройку трансгена RBDdelta между генами Р и М, сконструирован методами обратной генетики и синтетической биологии. Экспрессию трансгена RBDdelta оценивали методом вестерн-блоттинга. Иммуногенность и протективность вакцины исследовали на двух моделях: сирийских хомяках и мышах линии BALB/c. Иммуногенность оценивали методами ИФА и в реакции вируснейтрализации. Протективность оценивали по уровню снижения репликации вируса SARS-CoV-2 в тканях носовой полости и лёгких методом количественной ОТ-ПЦР-РВ у вакцинированных животных, а также гистологическим анализом лёгких.

Результаты. На основе штамма Москва вируса Сендай сконструирован рекомбинантный вариант Sen-RBDdelta(M), экспрессирующий секретируемую форму RBDdelta, которая иммунологически идентична природному RBD S-белка SARS-CoV-2. Однократное интраназальное введение Sen-RBDdelta(M) сирийским хомякам и мышам линии BALB/c значимо – в 15 и 107 раз соответственно – снижает репликативную активность SARS-CoV-2 в лёгких животных, предотвращая развитие пневмонии. На мышиной модели также показана эффективная индукция вируснейтрализующих антител против дельта-штамма SARS-CoV-2.

Заключение. Рекомбинантный вариант вируса Сендай штамма Москва Sen-RBDdelta(M) является перспективным вакцинным конструктом в отношении инфекции SARS-CoV-2 и обладает протективными свойствами уже при однократном интраназальном введении.

Об авторах

Глеб Александрович Кудров

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: kudrov_ga@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-8251-7040

младший научный сотрудник

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Сергей Сергеевич Зайнутдинов

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: zaynutdinov_ss@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0001-5818-4402

научный сотрудник

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Антонина Анатольевна Гражданцева

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: gaa@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0001-7712-3699

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Андрей Владимирович Шиповалов

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: shipovalov_av@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0003-1201-8307

научный сотрудник

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Галина Филипповна Сиволобова

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: sgf@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-8362-0314

кандидат химических наук, старший научный сотрудник

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Анастасия Викторовна Семенова

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: tkacheva_av@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0001-7767-0537

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Юлия Александровна Меркульева

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: merkuleva_yua@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-6974-0686

кандидат биологических наук, младший научный сотрудник

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Дмитрий Николаевич Щербаков

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: scherbakov_dn@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0001-8023-4453

кандидат биологических наук, заведующий лабораторией

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Олег Святославович Таранов

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: taranov@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-6746-8092

заведующий отделом

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Анна Владимировна Зайковская

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: zaykovskaya_av@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-0450-5212

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Ирина Сергеевна Шульгина

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: Shulgina_is@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-6850-338X

аспирант

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Олег Викторович Пьянков

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Email: pyankov@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0003-3340-8750

кандидат биологических наук, заведующий отделом

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Галина Вадимовна Кочнева

ФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)

Автор, ответственный за переписку.
Email: kochneva@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-2420-0483

доктор биологических наук, заведующая лабораторией

Россия, 630559, р.п. Кольцово, Новосибирская область

Список литературы

  1. WHO. COVID-19 vaccine tracker and landscape. Available at: https://www.who.int/publications/m/item/draft-landscape-of-covid-19-candidate-vaccines
  2. Wang N., Shang J., Jiang S., Du L. Subunit vaccines against emerging pathogenic human coronaviruses. Front. Microbiol. 2020; 11: 298. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00298
  3. Lund F.E., Randall T.D. Scent of a vaccine. Science. 2021; 373(6553): 397–9. https://doi.org/10.1126/science.abg9857
  4. Зайнутдинов С.С., Сиволобова Г.Ф., Локтев В.Б., Кочнева Г.В. Мукозальный иммунитет и вакцины против вирусных инфекций. Вопросы вирусологии. 2021; 66(6): 399–408. https://doi.org/10.36233/0507-4088-82 https://www.elibrary.ru/qfwwnn
  5. Зайчук Т.А., Нечипуренко Ю.Д., Аджубей А.А., Оникиенко С.Б., Черешнев В.А., Зайнутдинов С.С. и др. Проблемы создания вакцин против бетакоронавирусов: антителозависимое усиление инфекции и вирус Сендай как возможный вакцинный вектор. Молекулярная биология. 2020; 54(6): 922–38. https://doi.org/10.31857/S0026898420060154 https://www.elibrary.ru/cfddrc
  6. Cantell K., Hirvonen S., Kauppinen H.L., Myllylä G. Production of interferon in human leukocytes from normal donors with the use of Sendai virus. Methods Enzymol. 1981; 78(Pt. A): 29–38. https://doi.org/10.1016/0076-6879(81)78094-7
  7. Nyman T.A., Tölö H., Parkkinen J., Kalkkinen N. Identification of nine interferon-alpha subtypes produced by Sendai virus-induced human peripheral blood leucocytes. Biochem. J. 1998; 329(Pt. 2): 295–302. https://doi.org/10.1042/bj3290295
  8. Matsumoto Y., Ohta K., Kolakofsky D., Nishio M. The control of paramyxovirus genome hexamer length and mRNA editing. RNA. 2018; 24(4): 461–7. https://doi.org/10.1261/rna.065243.117
  9. Morimoto S., Saeki K., Takeshita M., Hirano K., Shirakawa M., Yamada Y., et al. Intranasal Sendai virus-based SARS-CoV-2 vaccine using a mouse model. Genes Cells. 2023; 28(1): 29–41. https://doi.org/10.1111/gtc.12992
  10. Scaggs Huang F., Bernstein D.I., Slobod K.S., Portner A., Takimoto T., Russell C.J., et al. Safety and immunogenicity of an intranasal Sendai virus-based vaccine for human parainfluenza virus type I and respiratory syncytial virus (SeVRSV) in adults. Hum. Vaccin. Immunother. 2021; 17(2): 554–9. https://doi.org/10.1080/21645515.2020.1779517
  11. Russell C.J., Hurwitz J.L. Sendai virus-vectored vaccines that express envelope glycoproteins of respiratory viruses. Viruses. 2021; 13(6): 1023. https://doi.org/10.3390/v13061023
  12. Zainutdinov S.S., Tikunov A.Y., Matveeva O.V., Netesov S.V., Kochneva G.V. Complete genome sequence of the oncolytic Sendai virus strain Moscow. Genome Announc. 2016; 4(4): e00818–16. https://doi.org/10.1128/genomea.00818-16
  13. Кочнева Г.В., Гражданцева А.А., Сиволобова Г.Ф., Зайнутдинов С.С. Набор рекомбинантных плазмидных ДНК для получения рекомбинантных вирусов Сендай штамм Москва (варианты). Патент РФ № 2787724; 2023.
  14. Addgene. T7opt in pCAGGS. Available at: https://www.addgene.org/65974
  15. NovoPro. pCDH-EF1a-MCS-IRES-zeo vector map and sequence. Available at: https://www.novoprolabs.com/vector/Vgm4tkma
  16. Merkuleva I.A., Shcherbakov D.N., Borgoyakova M.B., Shanshin D.V., Rudometov A.P., Karpenko L.I., et al. Comparative immunogenicity of the recombinant receptor-binding domain of protein S SARS-CoV-2 obtained in prokaryotic and mammalian expression systems. Vaccines (Basel). 2022; 10(1): 96. https://doi.org/10.3390/vaccines10010096
  17. Tatsumoto N., Miyauchi T., Arditi M., Yamashita M. Quantification of infectious Sendai virus using plaque assay. Bio Protoc. 2018; 8(21): e3068. https://doi.org/10.21769/bioprotoc.3068
  18. Шиповалов А.В., Кудров Г.А., Томилов А.А., Боднев С.А., Болдырев Н.Д., Овчинникова А.С. и др. Патогенность вызывающих обеспокоенность вариантов вируса SARS-CoV-2 для сирийского хомячка. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; (3): 164–9. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2022-3-164-169 https://www.elibrary.ru/mirlbr
  19. Шиповалов А.В., Кудров Г.А., Томилов А.А., Боднев С.А., Болдырев Н.Д., Овчинникова А.С. и др. Изучение восприимчивости линий мышей к вызывающим обеспокоенность вариантам вируса SARS-CoV-2. Проблемы особо опасных инфекций. 2022; (1): 148–55. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2022-1-148-155 https://www.elibrary.ru/vgamvf
  20. Matveeva O.V., Kochneva G.V., Netesov S.V., Onikienko S.B., Chumakov P.M. Mechanisms of oncolysis by paramyxovirus Sendai. Acta Naturae. 2015; 7(2): 6–16.
  21. Меркульева Ю.А., Щербаков Д.Н., Беленькая С.В., Исаева А.А., Несмеянова В.С., Шаньшин Д.В. и др. Интегративный плазмидный вектор pVEAL2-S-RBD, обеспечивающий экспрессию и секрецию рекомбинантного рецепторсвязывающего домена (RBD) коронавируса SARS-CoV-2 в клетках млекопитающих, рекомбинантный штамм клеточной линии CHO-R1-RBD и рекомбинантный белок RBD SARS-CoV-2, продуцируемый указанным штаммом клеточной линии CHO-K1-RBD. Патент РФ № 2752858; 2021.
  22. Merkuleva I.A., Shcherbakov D.N., Borgoyakova M.B., Isaeva A.A., Nesmeyanova V.S., Volkova N.V., et al. Are hamsters a suitable model for evaluating the immunogenicity of RBD-based anti-COVID-19 subunit vaccines? Viruses. 2022; 14(5): 1060. https://doi.org/10.3390/v14051060
  23. Ilinykh P.A., Periasamy S., Huang K., Kuzmina N.A., Ramanathan P., Meyer M.N., et al. A single intranasal dose of human parainfluenza virus type 3-vectored vaccine induces effective antibody and memory T cell response in the lungs and protects hamsters against SARS-CoV-2. NPJ Vaccines. 2022; 7(1): 47. https://doi.org/10.1038/s41541-022-00471-3
  24. Castro J.T., Fumagalli M.J., Hojo-Souza N.S., Azevedo P., Salazar N., Rattis B., et al. Neutralizing antibody – independent immunity to SARS-CoV-2 in hamsters and hACE-2 transgenic mice immunized with a RBD/nucleocapsid fusion protein. BioRxiv. 2021. Preprint. https://doi.org/10.1101/2021.09.16.460663

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема конструирования рекомбинантного варианта Sen-RBDdelta(M) вируса Сендай штамма Москва с введением трансгена RBDdelta между генами Р и М. Синтез геномной РНК рекомбинантных штаммов вируса Сендай осуществляется с плазмидной ДНК под контролем полимеразы фага Т7 (указано стрелкой). рТ7 – промотор; ТТ7 – терминатор полимеразы Т7; rib – рибозим.

Скачать (121KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Вестерн-блоттинг экспрессии RBDdelta рекомбинантным вирусом Sen-RBDdelta(M): а, в – в аллантоисной жидкости 11-дневных куриных эмбрионов; б – в культуральной среде клеток LLC-MK2. В качестве первичных антител использована поликлональная сыворотка крови мыши, иммунизированной RBDdelta, разведение 1 : 500 (а, б), или сыворотка крови вакцинированного реконвалесцента COVID-19, разведение 1 : 200 (в). М – контроль молекулярной массы; 1 – отрицательный контроль аллантоисной жидкости неинфицированных куриных эмбрионов (а, в) или культуральной среды неинфицированных клеток (б); 2 – положительный контроль RBD (200 нг, 35 кДа), экспрессированного в клетках CHO-К1; 3 – пустая дорожка; 4 – аллантоисная жидкость куриных эмбрионов, инфицированных Sen-RBDdelta(M), 15 мкл (а, в), или культуральная среда клеток, инфицированных Sen-RBDdelta(M) (б).

Скачать (57KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Клиническое заболевание у хомяков после интраназального заражения штаммом дельта SARS-CoV-2: а – динамика изменения массы тела в процентах, точки – медианные значения, вертикальные линии – 95% доверительные интервалы; б – вирусная нагрузка (копий/мл) в смывах носовой полости; в – вирусная нагрузка (копий/мг) в гомогенатах тканей носовой полости и лёгких, точки – индивидуальные значения, горизонтальные линии – медианы, вертикальные линии – 95% доверительные интервалы. Значения p указаны для статистически значимых различий (p < 0,05) в U-тесте Манна–Уитни.

Скачать (235KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Гистологический срез лёгкого сирийского хомяка из контрольной (а) и вакцинированной группы (б).

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Общие и нейтрализующие антитела класса IgG против дельта-штамма SARS-CoV-2 в сыворотках иммунизированных мышей линии BALB/c: a – значение оптической плотности (OП450), определённое методом ИФА; точки – индивидуальные значения, вершины гистограммы – медианы, вертикальные линии – 95% доверительные интервалы; б – титры нейтрализации (HT50), точки – индивидуальные значения, вершины гистограмм – средние геометрические значения, вертикальные линии – стандартные отклонения, горизонтальная пунктирная линия – пороговое значение титра (HT50 < 1 : 10). Значения p указаны для статистически значимых различий (p < 0,05) в тесте множественного сравнения Данна.

Скачать (126KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Вирусная нагрузка (копий/мг) в гомогенатах тканей носовой полости и лёгких мышей BALB/c на 5-е сутки после заражения штаммом гамма SARS-CoV-2. На диаграмме точки – индивидуальные значения, горизонтальные линии – медианы, вертикальные линии – 95% доверительные интервалы. Значения p указаны для статистически значимых различий (p < 0,05) в тесте множественного сравнения Данна.

Скачать (81KB)
Метаданные

© Кудров Г.А., Зайнутдинов С.С., Гражданцева А.А., Шиповалов А.В., Сиволобова Г.Ф., Семенова А.В., Меркульева Ю.А., Щербаков Д.Н., Таранов О.С., Зайковская А.В., Шульгина И.С., Пьянков О.В., Кочнева Г.В., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».