Preview

Инфекция и иммунитет

Расширенный поиск

Индукция перекрестно-реактивных антител у мышей, иммунизированных консервативными линейными В-клеточными эпитопами нейраминидазы вируса гриппа А

https://doi.org/10.15789/10.15789/2220-7619-IOC-1343

Полный текст:

Аннотация

Введение. Грипп входит в число широко распространенных инфекций, ежегодно наносящих значительный ущерб здоровью населения и экономике страны. Наиболее эффективным способом борьбы с гриппом и его осложнениями является вакцинопрофилактика. Существуют разнообразные вакцины против гриппа, однако все они имеют общие недостатки, к которым относятся узкая специфичность, необходимость ежегодного обновления штаммового состава, не всегда удовлетворительная иммуногенность, а следовательно, и эффективность. В связи с этим пристальное внимание уделяется проблеме разработки универсальных гриппозных вакцин, направленных на индукцию перекрестно реагирующих факторов иммунного ответа к наиболее консервативным участкам вирусных белков. Антитела против нейраминидазы (NA) способны обеспечивать гетеросубтипическую защиту, что важно ввиду потенциальной угрозы со стороны вирусов гриппа, имеющих иные гемагглютинин и нейраминидазу по сравнению с вирусами, циркулирующими в настоящее время. Данное исследование посвящено поиску новых и анализу ранее предсказанных линейных B-клеточных эпитопов NA, консервативных для всех подтипов вируса гриппа А. Результаты. Было обнаружено 8 консервативных линейных В-клеточных эпитопов, расположенных вокруг активного центра нейраминидазы, три из которых (MNPNQKIITIGS, ILRTQESEC и DNWKGSNRP) были синтезированы de novo, конъюгированы c бычьим сывороточным альбумином и далее использованы для иммунизации мышей. С помощью иммуноферментного анализа в сыворотках иммунизированных мышей выявлялись специфические IgG антитела к различным вирусам гриппа А, содержащим NA подтипов N1, N2, N3 и N9. Иммунизация NA-пептидами не защитила мышей от существенной потери веса после инфицирования летальным вирусом гриппа H1N1. Тем не менее все иммунизированные мыши выжили в течение периода наблюдения, тогда как в контрольной группе выживаемость составила только 28,6%. Анализ вирусной нагрузки в легких мышей, зараженных вирусом H1N1, не выявил различий в титрах ни на 4-е, ни на 8-е сутки после заражения. В то же время защитный эффект отсутствовал при заражении мышей летальным вирусом гриппа H7N9: уровень летальности, потеря веса и титры вируса в легких были сопоставимы у иммунизированных и контрольных мышей. Заключение. Полученные в настоящем исследовании данные показали наличие кросс-реактивности у анти-NA антител, индуцируемых при иммунизации NA-пептидами, а также защитной эффективности в отношении инфекции, вызванной вирусом H1N1, но не вирусом H7N9. Эти результаты указывают на перспективность использования линейных B-клеточных эпитопов NA для дизайна эпитоп-направленных гриппозных вакцин, но при этом требуется более глубокое и полное исследование специфичности консервативных эпитопов NA, а также оптимизация схем иммунизации для достижения более высоких показателей защитной эффективности.

Об авторах

И. А. Сычев
Институт экспериментальной медицины
Россия

Сычев Иван Александрович - младший научный сотрудник отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева.

197376, Санкт-Петербург, ул. акад. Павлова, 12.

Тел.: 8 904 638-04-18 (моб.)



П. М. Копейкин
Институт экспериментальной медицины
Россия

Младший научный сотрудник отдела общей патологии и патологической физиологии.

Санкт-Петербург.



Е. В. Цветкова
Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет
Россия

Кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии, СПбГУ; старший научный сотрудник отдела общей патологии и патологической физиологии, ИЭМ.

Санкт-Петербург.



К. В. Чередова
Институт экспериментальной медицины
Россия

Лаборант-исследователь отдела общей патологии и патологической физиологии.

Санкт-Петербург.



Б. Л. Мильман
Институт экспериментальной медицины
Россия

Доктор химических наук, заведующий лабораторией биомедицинской и фармацевтической масс-спектрометрии.

Санкт-Петербург.



О. В. Шамова
Институт экспериментальной медицины
Россия

Доктор биологических наук, доцент, заведующий отделом общей патологии и патологической физиологии.

Санкт-Петербург.



И. Н. Исакова-Сивак
Институт экспериментальной медицины
Россия

Доктор биологических наук, заведующий лабораторией иммунологии и профилактики вирусных инфекций отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева.

Санкт-Петербург.



Ю. А. Дешева
Институт экспериментальной медицины; Санкт-Петербургский государственный университет
Россия

Доктор медицинских наук, доцент, ведущий научный сотрудник отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева, ИЭМ; профессор кафедры фундаментальных проблем медицины и медицинских технологий, СПбГУ.

Санкт-Петербург.



Список литературы

1. О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных: Приказ Министерства здравоохранения СССР № 755 от 12.08.1977 г. URL: https://docplayer.ru/31723947-Ministerstvo-zdravoohraneniya-sssr-prikaz-12-avgusta-1977-g-n-755.html (20.11.2020)

2. Патент № 2428476C Российская Федерация, МПК C12N 7/00 (2006.01), A61K 39/145 (2006.01). Реассортантный штамм вируса гриппа RN 1/09-Swine A(H7N1) для определения антител к нейраминидазе при гриппозной инфекции и вакцинации: № 2010125452/10; заявлено 2010.06.21: опубликовано 2011.09.10 / Дешева Ю.А., Смолоногина Т.С., Руденко Л.Г., Киселева И.В., Ларионова Н.В. Патентообладатель: НИИ экспериментальной медицины Северо-Западного отделения РАМН. 8 с.

3. Патент № 2464312C1 Российская Федерация, МПК C12N 7/00 (2006.01), C12R 1/93 (2006.01), G01N 33/53 (2006.01). Реассортантный штамм вируса гриппа RN2/57-Human A(H7N2) для определения антител к нейраминидазе при гриппозной инфекции и вакцинации: № 2011124663/10; заявлено 2011.06.16: опубликовано 2012.10.20 / Дешева Ю.А., Смолоногина Т.С., Руденко Л.Г. Патентообладатель: ФГБУ НИИ экспериментальной медицины Северо-Западного отделения РАМН. 8 с.

4. Патент № 2507256C2 Российская Федерация, МПК C12N 7/00 (2006.01), A61K 39/145 (2006.01), A61P 31/00 (2006.01). Штамм вируса гриппа A/17/rnallard/IIugepjaiigbi/0O/95(II7N3) для производства живой и производства инактивированной гриппозных вакцин: № 2012108866/10; заявлено 2012.03.07: опубликовано 2013.09.20 / Дешева Ю.А., Руденко Л.Г., Александрова Г.И. Патентообладатель: ФГБУ НИИ экспериментальной медицины Северо-Западного отделения РАМН. 8 с.

5. Патент № 2587629C1 Российская Федерация, МПК C12N 7/00 (2006.01), C12Q 1/00 (2006.01). Реассортантный штамм вируса гриппа RN9/13-Hunan A(H6N9) для определения антител к нейраминидазе при гриппозной инфекции и вакцинации: № 2014154110/10; заявлено 2014.12.29: опубликовано 2016.06.20 / Смолоногина Т.С., Дешева Ю.А. Патентообладатель: ФГБНУ Институт экспериментальной медицины. 11 с.

6. Bao Y., Bolotov P., Dernovoy D., Kiryutin B., Zaslavsky L., Tatusova T., Ostell J., Lipnan D. The influenza virus resource at the National Center for Biotechnology Information. J. Virol., 2008, vol. 82, no. 2, pp. 596— 601. doi: 10.1128/JVI.02005-07

7. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgran quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem, 1976, vol. 72, pp. 248—254. doi: 10.1006/abio.1976.9999

8. Bui C., Bethmont A., Chughtai A.A., Gardner L., Sarkar S., Hassan S., Seale H., MacIntyre C.R. A systematic review of the comparative epidemiology of avian and human influenza A H5N1 and H7N9 — lessons and unanswered questions. Transbound Emerg. Dis., 2016, vol. 63, no. 6, pp. 602—620. doi: 10.1111/tbed.12327

9. Chen J., Liu H., Yang J., Chou K.C. Prediction of linear B-cell epitopes using amino acid pair antigenicity scale. Amino Acids, 2007, vol. 33, no. 3,pp. 423-428. doi: 10.1007/s00726-006-0485-9

10. Chen Y.Q., Wohlbold T.J., Zheng N.Y., Huang M., Huang Y., Neu K.E., Lee J., Wan H., Rojas K.T., Kirkpatrick E., Henry C., Palm A.E., Stamper C.T., Lan L.Y., Topham D.J., Treanor J., Wrammert J., Ahmed R., Eichelberger M.C., Georgiou G., Krammer F., Wilson P.C. Influenza infection in humans induces broadly cross-reactive and protective neuraminidase-reactive antibodies. Cell, 2018, vol. 173, no. 2, pp. 417-429. doi: 10.1016/j.cell.2018.03.030

11. Davydov Y.I., Tonevitsky A. Prediction of linear B-cell epitopes. Mol. Biol., 2009, vol. 43, no. 1, pp. 150-158. doi: 10.1134/S0026893309010208

12. Desheva J.A., Lu X.H., Rekstin A.R., Rudenko L.G., Swayne D.E., Cox N.J., Katz J.M., Klimov A.I. Characte rization of an influenza A H5N2 reassortant as a candidate for live-attenuated and inactivated vaccines against highly pathogenic H5N1 viruses with pandemic potential. Vaccine, 2006, vol. 24, no. 47-48, pp. 6859- 6866. doi: 10.1016/j.vaccine.2006.06.023

13. Dowdle W.R. Influenza anti-neuraminidase: the second best antibody. N. Engl. J. Med., 1972, vol. 286, no. 25, pp. 1360-1361. doi: 10.1056/NEJM197206222862511

14. Doyle T.M., Hashem A.M., Li C., Van Domselaar G., Larocque L., Wang J., Smith D., Cyr T., Farnsworth A., He R., Hurt A.C., Brown E.G., Li X. Universal anti-neuraminidase antibody inhibiting all influenza A subtypes. Antiviral Res., 2013, vol. 100, no. 2, pp. 567-574. doi: 10.1016/j.antiviral.2013.09.018

15. Eichelberger M.C., Monto A.S. Neuraminidase, the forgotten surface antigen, emerges as an influenza vaccine target for broadened protection. J. Infect. Dis., 2019, vol. 219, suppl. 1, pp. 75-80. doi: 10.1093/infdis/jiz017

16. Eichelberger M.C., Morens D.M., Taubenberger J.K. Neuraminidase as an influenza vaccine antigen: a low hanging fruit, ready for picking to improve vaccine effectiveness. Curr. Opin. Immunol., 2018, vol. 53, pp. 38-44. doi: 10.1016/j.coi.2018.03.025

17. Fmoc Solid-Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach. Ed. by W.C. Chan, P.D. White. Oxford: Oxford University Press, 2000. 346 p.

18. Gottlieb T., Ben-Yedidia T. Epitope-based approaches to a universal influenza vaccine. J. Autoimmun., 2014, vol. 54, pp. 15-20. doi: 10.1016/j.jaut.2014.07.005

19. Gravel C., Li C., Wang J., Hashem A.M., Jaentschke B., Xu K.W., Lorbetskie B., Gingras G., Aubin Y., Domselaar G.V., Girard M., He R., Li X. Qualitative and quantitative analyses of virtually all subtypes of influenza A and B viral neuraminidases using antibodies targeting the universally conserved sequences. Vaccine, 2010, vol. 28, no. 36, pp. 5774-5784. doi: 10.1016/j.vaccine.2010.06.075

20. Herrera-Rodriguez J., Meijerhof T., Niesters H.G., Stjernholm G., Hovden A.O., S0rensen B., Okvist M., Sommerfelt M.A., Huckriede A. A novel peptide-based vaccine candidate with protective efficacy against influenza A in a mouse model. Virology, 2018, vol. 515, pp. 21-28. doi: 10.1016/j.virol.2017.11.018

21. Huang P., Xu Y., Ni H., Zhong J., Zhang X., Tan S., Wu D., Qiu B., Guan D., Wen M., Yan J., Zhang Y. Linear B-cell epitope mapping of neuraminidases of the 2009 A H1N1 viruses based on immunoinformatics. Vaccine, 2011, vol. 29, no. 6, pp. 12781282. doi: 10.1016/j.vaccine.2010.11.080

22. Krammer F., Fouchier R.A.M., Eichelberger M.C., Webby R.J., Shaw-Saliba K., Wan H., Wilson P.C., Compans R.W., Skountzou I., Monto A.S. NAction! How can neuraminidase-based immunity contribute to better influenza virus vaccines? mBio, 2018, vol. 9, no. 2: e02332-17. doi: 10.1128/mBio.02332-17

23. Larsen J.E., Lund O., Nielsen M. Improved method for predicting linear B-cell epitopes. Immunome Res., 2006, vol. 2: 2. doi: 10.1186/1745-7580-2-2

24. Murphy B.R., Kasel J.A., Chanock R.M. Association of serum anti-neuraminidase antibody with resistance to influenza in man. N. Engl. J. Med., 1972, vol. 286, no. 25, pp. 1329-1332. doi: 10.1056/NEJM197206222862502

25. Nichol K.L. Efficacy and effectiveness of influenza vaccination. Vaccine, 2008, vol. 26, suppl. 4, pp. 17-22. doi: 10.1016/j.vaccine.2008.07.048

26. Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M., UGENE team. Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit. Bioinformatics, 2012, vol. 28, no. 8, pp. 1166-1167. doi: 10.1093/bioinformatics/bts091

27. Pace C.N. Evaluating contribution of hydrogen bonding and hydrophobic bonding to protein folding. Methods Enzymol., 1995, vol. 259, pp. 538-554. doi: 10.1016/0076-6879(95)59060-9

28. Ponomarenko J., Bui H.H., Li W., Fusseder N., Bourne P.E., Sette A., Peters B. ElliPro: a new structure-based tool for the prediction of antibody epitopes. BMC Bioinformatics, 2008, vol. 9: 514. doi: 10.1186/1471-2105-9-514

29. Quan F.S., Kim M.C., Lee B.J., Song J.M., Compans R.W., Kang S.M. Influenza M1 VLPs containing neuraminidase induce heterosubtypic cross-protection. Virology, 2012, vol. 430, no. 2, pp. 127-135. doi: 10.1016/j.virol.2012.05.006

30. Reed L.J., Muench H.A. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. Am. J. Epidemiol., 1938, vol. 27, no.3, pp. 493497. doi: 10.1093/oxfordjournals.aje.a118408

31. Rubinstein N.D., Mayrose I., Martz E., Pupko T. Epitopia: a web-server for predicting B-cell epitopes. BMC Bioinformatics, 2009, vol. 10: 287. doi: 10.1186/1471-2105-10-287

32. Saha S., Raghava G.P. Prediction of continuous B-cell epitopes in an antigen using recurrent neural network. Proteins, 2006, vol. 65, no. 1, pp. 40-48. doi: 10.1002/prot.21078

33. Schulman J.L., Khakpour M., Kilbourne E.D. Protective effects of specific immunity to viral neuraminidase on influenza virus infection of mice. J. Virol., 1968, vol. 2, no. 8, pp. 778-786. doi: 10.1128/JVI.2.8.778-786.1968

34. Soema P.C., Rosendahl Huber S.K., Willems G.J., Jacobi R., Hendriks M., Soethout E., Jiskoot W., de Jonge J., van Beek J., Kersten G.F.A., Amorij J.P. Whole-inactivated influenza virus is a potent adjuvant for influenza peptides containing CD8(+) T cell epitopes. Front. Immunol., 2018, vol. 9: 525. doi: 10.3389/fimmu.2018.00525

35. Stadlbauer D., Zhu X., McMahon M., Turner J.S., Wohlbold T.J., Schmitz A.J., Strohmeier S., Yu W., Nachbagauer R., Mudd P.A., Wilson I.A., Ellebedy A.H., Krammer F. Broadly protective human antibodies that target the active site of influenza virus neuraminidase. Science, 2019, vol. 366, no. 6464, pp. 499-504. doi: 10.1126/science.aay0678

36. Sweredoski M.J., Baldi P. COBEpro: a novel system for predicting continuous B-cell epitopes. Protein Eng. Des. Sel., 2009, vol. 22, no. 3, pp. 113-120. doi: 10.1093/protein/gzn075

37. Wohlbold T.J., Krammer F. In the shadow of hemagglutinin: a growing interest in influenza viral neuraminidase and its role as a vaccine antigen. Viruses, 2014, vol. 6, no. 6, pp. 2465-2494. doi: 10.3390/v6062465

38. Xiao J., Zhang L., Wang Z., Xiang W., Lu P., Zhao Y., Han M., Ma A., Qi P., Wang M., Gao G.F., Liu W.J. Conserved peptides enhance immune efficiency of inactive vaccines against emerging avian influenza viruses in chicken. Science China Life Sciences, 2017, vol. 60, no. 12, pp. 1340-1347. doi: 10.1007/s11427-017-9153-2


Дополнительные файлы

Для цитирования:


Сычев И.А., Копейкин П.М., Цветкова Е.В., Чередова К.В., Мильман Б.Л., Шамова О.В., Исакова-Сивак И.Н., Дешева Ю.А. Индукция перекрестно-реактивных антител у мышей, иммунизированных консервативными линейными В-клеточными эпитопами нейраминидазы вируса гриппа А. Инфекция и иммунитет. 2021;11(3):463-472. https://doi.org/10.15789/10.15789/2220-7619-IOC-1343

For citation:


Sychev I.A., Kopeikin P.M., Tsvetkova E.V., Cheredova K.V., Milman B.L., Shamova O.V., Isakova-Sivak I.N., Desheva Yu.A. Induction of cross-reactive antibodies in mice immunized with conserved influenza A virus neuraminidase-derived linear B-cell epitopes. Russian Journal of Infection and Immunity. 2021;11(3):463-472. (In Russ.) https://doi.org/10.15789/10.15789/2220-7619-IOC-1343

Просмотров: 410


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2220-7619 (Print)
ISSN 2313-7398 (Online)