Оценка эффективности химической инактивации и иммуногенности варианта Омикрон вируса SARS-CoV-2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Быстрое распространение новой коронавирусной инфекции (COVID-19) среди населения многих стран мира способствовало появлению множества генетических вариантов вируса SARS-CoV-2. По сравнению с предыдущими вариантами коронавируса, новые субварианты варианта Омикрон продемонстрировали заметную степень мутации. Инактивация вируса является одним из наиболее важных этапов разработки инактивированных вакцин. В качестве химического инактиванта в настоящее время используют β-пропиолактон и формальдегид, однако не существует единого стандарта для проектирования и определения процесса инактивации.

Цель работы. Оценка и сравнение эффективности химической инактивации двух агентов: формальдегида и β-пропиолактона в отношении иммуногенности варианта Омикрон вируса SARS-CoV-2.

Материалы и методы. Для получения варианта Омикрон вируса SARS-CoV-2 использованы назофарингеальные мазки. Для выделения, репродукции, титрования вируса, а также постановки реакции нейтрализации использовали культуру клеток Vero. Проведена кинетика изучения инактивации вируса химическими агентами: формальдегидом и β-пропиолактоном.

Результаты. Проведены исследования по сравнительной оценке эффективности химических инактивантов, используемых для инактивации варианта Омикрон вируса SARS-CoV-2, планируемого для использования в изготовлении инактивированной цельновирионной вакцины. В качестве инактивантов использованы формальдегид и β-пропиолактон в концентрациях 0,05, 0,1, 0,5% от общего объема суспензии вируса. Установлено, что полная инактивация вируса формальдегидом в использованных концентрациях при температуре 37 °С происходит в течение 2 ч, а при использовании β-пропиолактона ‒ в течение 12 ч.

Заключение. Образцы вируса, инактивированные использованными инактивантами, обладают разной антигенной активностью в зависимости от концентрации инактивантов. Наиболее выраженная антигенная активность проявляется у образцов возбудителя, которые подвергались обработке инактивантом в щадящей концентрации, равной 0,05%. Повышение концентрации инактивантов в 5 раз и более кратно приводит к значимому снижению антигенности вируса SARS-CoV-2. При использованных режимах инактивации потеря биологической активности вируса происходит быстрее, антигенность сохраняется в большей степени при обработке формальдегидом.

Об авторах

Гулжан Амировна Жаппарова

ТОО «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности»

Автор, ответственный за переписку.
Email: Gulzhan1003@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5382-831X

магистр биологии, старший научный сотрудник лаборатории «Особо опасные инфекционные заболевания»

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Балжан Шайзадаевна Мырзахметова

ТОО «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности»

Email: b.myrzakhmetova@biosafety.kz
ORCID iD: 0000-0002-4141-7174

канд. биол. наук, заведующая лабораторией «Особо опасные инфекционные заболевания»

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Талшынгул Муратовна Тленчиева

ТОО «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности»

Email: t.m.tlenchieva@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-7831-4212

магистр химии, младший научный сотрудник лаборатории «Особо опасные инфекционные заболевания»

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Айганым Айткаликызы Тусипова

ТОО «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности»

Email: aiganym.t24@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7767-0542

магистр естественных наук, старший лаборант лаборатории «Особо опасные инфекционные заболевания»

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Карина Бисенбаевна Бисенбаева

ТОО «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности»

Email: bisenbayeva.karina@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-5788-6074

магистр биологии, младший научный сотрудник лаборатории «Особо опасные инфекционные заболевания»

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Айжан Сейткаримовна Тойтанова

ТОО «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности»

Email: aizhana-1308@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-9526-3539

магистр биологии, младший научный сотрудник лаборатории «Особо опасные инфекционные заболевания»

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Леспек Бекболатович Кутумбетов

ТОО «Научно-исследовательский институт проблем биологической безопасности»

Email: lespek.k@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8481-0673

д-р вет. наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории «Особо опасные инфекционные заболевания»

Казахстан, 080409, пгт. Гвардейский

Список литературы

  1. Han Q., Lin Q., Jin S., You L. Coronavirus 2019-nCoV: A brief perspective from the front line. J. Infect. 2020; 80(4): 373–7. https://doi.org/10.1016/j.jinf.2020.02.010
  2. Wrapp D., Wang N., Corbett K.S., Goldsmith J.A., Hsieh C.L., Abiona O., et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science. 2020; 367(6483): 1260–3. https://doi.org/10.1126/science.abb2507
  3. Xu D., Zhang Z., Chu F., Li Y., Jin L., Zhang L., et al. Genetic variation of SARS coronavirus in Beijing Hospital. Emerg. Infect. Dis. 2004; 10(5): 789–94. https://doi.org/10.3201/eid1005.030875
  4. Bai Y., Du Z., Xu M., Wang L., Wu P., Lau E.H.Y., et al. International risk of SARS-CoV-2 Omicron variant importations originating in South Africa. medRxiv. 2021; 2021.12.07.21267410. Preprint. https://doi.org/10.1101/2021.12.07.21267410
  5. Viana R., Moyo S., Amoako D.G., Tegally H., Scheepers C., Althaus C.L., et al. Rapid epidemic expansion of the SARS-CoV-2 Omicron variant in southern Africa. Nature. 2022; 603(7902): 679–86. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04411-y
  6. Tegally H., Moir M., Everatt J., Giovanetti M., Scheepers C., Wilkinson E., et al. Emergence of SARS-CoV-2 Omicron lineages BA.4 and BA.5 in South Africa. Nat. Med. 2022; 28(9): 1785–90. https://doi.org/10.1038/s41591-022-01911-2
  7. Rahimi F., Bezmin Abadi A.T. The Omicron subvariant BA.2: Birth of a new challenge during the COVID-19 pandemic. Int. J. Surg. 2022; 99: 106261. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2022.106261
  8. Fonager J, Bennedbæk M, Bager P., Wohlfahrt J., Ellegaard K.M., Ingham A.C., et al. Molecular epidemiology of the SARS-CoV-2 variant Omicron BA.2 sub-lineage in Denmark, 29 November 2021 to 2 January 2022. Euro Surveill. 2022; 27(10): 2200181. https://doi.org/10.2807/1560-7917.ES.2022.27.10.2200181
  9. Chen L.L., Abdullah S.M.U., Chan W.M., Chan B.P., Ip J.D., Chu A.W., et al. Contribution of low population immunity to the severe Omicron BA.2 outbreak in Hong Kong. Nat. Commun. 2022; 13(1): 3618. https://doi.org/10.1038/s41467-022-31395-0
  10. O’Toole Á., Pybus O.G., Abram M.E., Kelly E.J., Rambaut A. Pango lineage designation and assignment using SARS-CoV-2 spike gene nucleotide sequences. BMC Genomics. 2022; 23(1): 121. https://doi.org/10.1186/s12864-022-08358-2
  11. Rambaut A., Holmes E.C., O’Toole Á., Hill V., McCrone J.T., Ruis C., et al. A dynamic nomenclature proposal for SARS-CoV-2 lineages to assist genomic epidemiology. Nat. Microbiol. 2020; 5(11): 1403–7. https://doi.org/10.1038/s41564-020-0770-5
  12. Jung C., Kmiec D., Koepke L., Zech F., Jacob T., Sparrer K.M.J., et al. Omicron: what makes the latest SARS-CoV-2 variant of concern so concerning? J. Virol. 2022; 96(6): e020772. https://doi.org/10.1128/jvi.02077-21
  13. Our world in data. Mathieu E., Ritchie H., Rodés-Guirao L., Appel C., Giattino C., Hasell J., et al. Coronavirus Pandemic (COVID-19); 2020. Available at: https://ourworldindata.org/coronavirus
  14. Malik J.A., Ahmed S., Mir A., Shinde M., Bender O., Alshammari F., et al. The SARS-CoV-2 mutations versus vaccine effectiveness: New opportunities to new challenges. J. Infect. Public Health. 2022; 15(2): 228–40. https://doi.org/10.1016/j.jiph.2021.12.014
  15. Wang Q., Ye S.B., Zhou Z.J., Song A.L., Zhu X., Peng J.M., et al. Key mutations in the spike protein of SARS-CoV-2 affecting neutralization resistance and viral internalization. J. Med. Virol. 2023; 95(1): e28407. https://doi.org/10.1002/jmv.28407
  16. Murdin A.D., Barreto L., Plotkin S. Inactivated poliovirus vaccine: past and present experience. Vaccine. 1996; 14(8): 735–46. https://doi.org/10.1016/0264-410x(95)00211-i
  17. Zakarya K., Kutumbetov L., Orynbayev M., Abduraimov Y., Sultankulova K., Kassenov M., et al. Safety and immunogenicity of a QazCovid-in® inactivated whole-virion vaccine against COVID-19 in healthy adults: A single-centre, randomised, single-blind, placebo-controlled phase 1 and an open-label phase 2 clinical trials with a 6 months follow-up in Kazakhstan. EClinicalMedicine. 2021; 39: 101078. https://doi.org/10.1016/j.eclinm.2021.101078
  18. Gupta D., Parthasarathy H., Sah V., Tandel D., Vedagiri D., Reddy S., et al. Inactivation of SARS-CoV-2 by β-propiolactone causes aggregation of viral particles and loss of antigenic potential. Virus Res. 2021; 305: 198555. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2021.198555
  19. Widera M., Westhaus S., Rabenau H.F., Hoehl S., Bojkova D., Cinatl J., et al. Evaluation of stability and inactivation methods of SARS-CoV-2 in context of laboratory settings. Med. Microbiol. Immunol. 2021; 210(4): 235–44. https://doi.org/10.1007/s00430-021-00716-3
  20. Awadasseid A., Wu Y., Tanaka Y., Zhang W. Current advances in the development of SARS-CoV-2 vaccines. Int. J. Biol. Sci. 2021; 17(1): 8–19. https://doi.org/10.7150/ijbs.52569
  21. Herrera-Rodriguez J., Signorazzi A., Holtrop M., de Vries-Idema J., Huckriede A. Inactivated or damaged? Comparing the effect of inactivation methods on influenza virions to optimize vaccine production. Vaccine. 2019; 37(12): 1630–7. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2019.01.086
  22. Patterson E.I., Prince T., Anderson E.R., Casas-Sanchez A., Smith S.L., Cansado-Utrilla C., et al. Methods of inactivation of SARS-CoV-2 for downstream biological assays. J. Infect. Dis. 2020; 222(9): 1462–7. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa507
  23. Auerswald H., Yann S., Dul S., In S., Dussart P., Martin N.J., et al. Assessment of inactivation procedures for SARS-CoV-2. J. Gen. Virol. 2021; 102(3): 001539. https://doi.org/10.1099/jgv.0.001539
  24. Goldstein M.A., Tauraso N.M. Effect of formalin, beta-propiolactone, merthiolate, and ultraviolet light upon influenza virus infectivity chicken cell agglutination, hemagglutination, and antigenicity. Appl. Microbiol. 1970; 19(2): 290–4. https://doi.org/10.1128/am.19.2.290-294.1970
  25. Fan C., Ye X., Ku Z., Kong L., Liu Q., Xu C., et al. Beta-propiolactone inactivation of coxsackievirus A16 induces structural alteration and surface modification of viral capsids. J. Virol. 2017; 91(8): e00038-17. https://doi.org/10.1128/JVI.00038-17
  26. Wang H., Zhang Y., Huang B., Deng W., Quan Y., Wang W., et al. Development of an inactivated vaccine candidate, BBIBP-CorV, with potent protection against SARS-CoV-2. Cell. 2020; 182(3): 713–21.e9. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.06.008
  27. Gao Q., Bao L., Mao H., Wang L., Xu K., Yang M., et al. Development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2. Science. 2020; 369(6499): 77–81. https://doi.org/10.1126/science.abc1932
  28. Zhang X.Y., Guo J., Wan X., Zhou J.G., Jin W.P., Lu J., et al. Biochemical and antigenic characterization of the structural proteins and their post-translational modifications in purified SARS-CoV-2 virions of an inactivated vaccine candidate. Emerg. Microbes Infect. 2020; 9(1): 2653–62. https://doi.org/10.1080/22221751.2020.1855945
  29. Chen H., Xie Z., Long R., Fan S., Li H., He Z., et al. A valid protective immune response elicited in rhesus macaques by an inactivated vaccine is capable of defending against SARS-CoV-2 infection. bioRxiv. 2020; 2020.08.04.235747. Preprint. https://doi.org/10.1101/2020.08.04.235747
  30. Basso C.R., Malossi C.D., Haisi A., de Albuquerque Pedrosa V., Barbosa A.N., Grotto R.T., et al. Fast and reliable detection of SARS-CoV-2 antibodies based on surface plasmon resonance. Anal. Methods. 2021; 13(29): 3297–306. https://doi.org/10.1039/d1ay00737h
  31. Reed L., Muench H. A simple method of estimation fifty percent and pints. J. Amer. Hyg. 1938; 27(3): 493–7. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a118408
  32. Мырзахметова Б.Ш., Жаппарова Г.А., Бисенбаева К.Б., Тойтанова А.С., Туысканова М.С., Жугунисов К.Д. и др. Иммунная реактивность двух биологических моделей на прививку инактивированной вакциной QazVac против коронавирусной инфекции COVID-19. Вопросы вирусологии. 2024; 69(3): 219–30. https://doi.org/10.36233/0507-4088-222 https://elibrary.ru/mcackf
  33. Жугунисов К.Д., Керимбаев А.А., Копеев С.К., Мырзахметова Б.Ш., Туысканова М.С., Наханов А.К. и др. Вирус SARS-CoV-2: выделение, культивирование, термостабильность, инактивация и пассирование. Вестник КазНУ. Серия биологическая. 2022; 90(1): 73–89. https://doi.org/10.26577/eb.2022.v90.i1.07
  34. Chan J.F., Yip C.C., To K.K., Tang T.H., Wong S.C., Leung K.H., et al. Improved molecular diagnosis of COVID-19 by the novel, highly sensitive and specific COVID-19-RdRp/Hel real-time reverse transcription-PCR assay validated in vitro and with clinical specimens. J. Clin. Microbiol. 2020; 58(5): e00310-20. https://doi.org/10.1128/jcm.00310-20
  35. Yuan Y., Wang R.T., Xia J., Cao H.J. Interventions for preventing influenza: an overview of Cochrane systematic reviews and a Bayesian network meta-analysis. J. Integr. Med. 2021; 19(6): 503–14. https://doi.org/10.1016/j.joim.2021.09.001
  36. Stuurman A.L., Marano C., Bunge E.M., De Moerlooze L., Shouval D. Impact of universal mass vaccination with monovalent inactivated hepatitis A vaccines – а systematic review. Hum. Vaccin. Immunother. 2017; 13(3): 724–36. https://doi.org/10.1080/21645515.2016.1242539
  37. Hegde N.R., Gore M.M. Japanese encephalitis vaccines: immunogenicity, protective efficacy, effectiveness, and impact on the burden of disease. Hum. Vaccin. Immunother. 2017; 13(6): 1–18. https://doi.org/10.1080/21645515.2017.1285472
  38. Yu S., Wei Y., Liang H., Ji W., Chang Z., Xie S., et al. Comparison of physical and biochemical characterizations of SARS-CoV-2 inactivated by different treatments. Viruses. 2022, 14(9): 1938. https://doi.org/10.3390/v14091938
  39. Kordyukova L.V., Moiseenko A.V., Serebryakova M.V., Shuklina M.A., Sergeeva M.V., Lioznov D.A., et al. Structural and immunoreactivity properties of the SARS-CoV-2 spike protein upon the development of an inactivated vaccine. Viruses. 2023; 15(2): 480. https://doi.org/10.3390/v15020480

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Цитопатические изменения в монослое культуры клеток Vero, ув. 100. а ‒ неинфицированная культура клеток; б ‒ цитопатическое изменение в культуре клеток.

Скачать (213KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кинетика инактивации варианта Омикрон вируса SARS-COV-2 в конечной концентрации формальдегида 0,05, 0,1, 0,5% и сравнительного контроля при температурном режиме 37 °С.

Скачать (122KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кинетика инактивации варианта Омикрон вируса SARS-COV-2 в конечной концентрации β-пропиолактона 0,05, 0,1, 0,5% и сравнительного контроля при температурном режиме 37 °С.

Скачать (132KB)
Метаданные

© Жаппарова Г.А., Мырзахметова Б.Ш., Тленчиева Т.М., Тусипова А.А., Бисенбаева К.Б., Тойтанова А.С., Кутумбетов Л.Б., 2024

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».