doi: 10.15389/agrobiology.2020.5.1004rus
УДК 578.85.86:573.6.086.83:577.21]:615.317
Работа выполнена с использованием оборудования, приобретенного на средства Программы развития Московского университета при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты №№ 18-34-00006мол_а и 20-016-00063А).
НОВЫЙ ПОДХОД К РАЗРАБОТКЕ КАНДИДАТНОЙ ВАКЦИНЫ
ПРОТИВ РОТАВИРУСА НА ОСНОВЕ ДВУХ ВИРУСОВ РАСТЕНИЙ
Е.М. РЯБЧЕВСКАЯ1 ✉, Е.А. ЕВТУШЕНКО1, М.В. АРХИПЕНКО1,
Т.И. МАНУХОВА1, Е.К. ДОНЧЕНКО1, Н.А. НИКИТИН1,
И.Г. АТАБЕКОВ1, 2, О.В. КАРПОВА1
Ротавирус А (род Rotavirus, сем. Reoviridae) остается основной причиной вирусного гастроэнтерита у детей в возрасте до пяти лет. Существующие аттенуированные вакцины имеют ряд серьезных недостатков, к которым можно отнести потенциальный риск реверсии к патогенной форме, а также побочные эффекты, из которых наиболее опасна инвагинация кишечника. Более того, эти вакцины оказались менее эффективны в развивающихся странах, где как раз фиксируется большая часть смертей, ассоциированных с ротавирусной инфекцией. Таким образом, одна из актуальных задач вирусологических исследований — создание рекомбинантной вакцины против ротавируса. Ключевой вопрос при разработке таких вакцин заключается в подборе эффективного и безопасного адъюванта. Вирусы растений имеют большой потенциал для создания инновационных вакцин: они безопасны для человека и млекопитающих, обладают высокими иммуностимулирующими свойствами и могут выступать в роли носителя эпитопов патогенов. В представляемой работе впервые предложен подход к разработке вакцины против ротавируса А на основе сразу двух растительных вирусов — вируса мозаики альтернантеры (ВМАльт) и вируса табачной мозаики (ВТМ) в качестве одновременно носителей эпитопов и адъювантов. Сферические частицы (СЧ), формирующиеся при термической обработке ВТМ, были использованы в качестве адъюванта и платформы для презентации полученного в наших предыдущих исследованиях рекомбинантного химерного белка ER6, который представляет собой белок оболочки (БО) ВМАльт, слитый с эпитопом RV14 (RLSFQLMRPPNMTP) ротавирусного антигена VP6. Эпитоп RV14 способен индуцировать эффективный протективный иммунитет и консервативен для большинства штаммов ротавируса А, ввиду чего его использование позволяет надеяться на успешное преодоление одной из основных трудностей в разработке вакцин против ротавируса А — большого серологического разнообразия. В настоящей работе продемонстрировано, что ER6 эффективно сорбируется на поверхности СЧ с образованием комплексов СЧ-ER6, сохраняя при этом свою антигенную специфичность. Получены две иммунные сыворотки, обладающие специфичностью к участку RV14 в составе ER6. Первая сыворотка была получена путем истощения сыворотки к белку ER6 с использованием двух не содержащих последовательность эпитопа RV14 антигенов — БО ВМАльт и рекомбинантного БО ВМАльт (рБО ВМАльт), экспрессированного в клетках Escherichia coli. Вторая сыворотка была получена непосредственно при иммунизации синтетическим пептидом RLSFQLMRPPNMTP (RV14). Обе сыворотки использовали для анализа RV14 в составе комплексов СЧ-ER6. Методом иммунофлуоресцентной микроскопии показано, что комплексы СЧ-ER6 взаимодействуют как с истощенной сывороткой к ER6, так и с сывороткой к синтетическому пептиду RV14. Таким образом, эпитоп ротавируса А в составе комплексов СЧ-ER6 остается доступным для взаимодействия с антителами. Учитывая уникальные адъювантные свойства сферических частиц и характеристики выбранного эпитопа, полученные комплексы СЧ-ER6 могут рассматриваться как перспективный компонент для включения в состав рекомбинантных вакцин против ротавируса. Кроме того, можно надеяться, что предложенный в работе подход, предполагающий использование СЧ ВТМ в качестве платформы-адъюванта для химерного БО ВМАльт, содержащего эпитоп патогена, в дальнейшем окажется полезен при разработке вакцин не только против ротавируса, но и против других инфекционных агентов человека и сельскохозяйственных животных.
Ключевые слова: вирусы растений, вирус табачной мозаики, сферические частицы, платформа-носитель, платформа-адъювант, вирус мозаики альтернантеры, химерный рекомбинантный белок, рекомбинантные вакцины, ротавирусная инфекция.
NOVEL APPROACH FOR DESIGNING ROTAVIRUS VACCINE CANDIDATE BASED ON TWO PLANT VIRUSES
E.M. Ryabchevskaya1 ✉, E.A. Evtushenko1, M.V. Arkhipenko1,
T.I. Manukhova1, E.K. Donchenko1, N.A. Nikitin1, J.G. Atabekov1, 2,
O.V. Karpova1
Rotavirus А (genus Rotavirus, family Reoviridae) is still the main cause of viral gastroenteritis in children under 5 years. Existing attenuated vaccines have serious disadvantages, including the risk of potential reversion to pathogenic form, and side effects, the most dangerous of which is intussusception. Moreover, they occurred to be less effective in developing countries, where the most rotavirus-associated deaths are recorded. The development of an effective recombinant rotavirus A vaccine is an actual assignment; herewith the selection of effective and safe adjuvant is the key point for that. Plant viruses are very promising for innovative vaccine designing; they possess high immunostimulating properties, safe for humans and mammals and can serve as a carrier for pathogens’ epitopes. Here we suggest an approach for rotavirus A vaccine development that involves two plant viruses: Alternanthera mosaic virus (AltMV) and Tobacco mosaic virus (TMV) as simultaneously epitope carriers and adjuvants. Spherical particles (SPs) generating by the heating of tobacco mosaic virus were used as an adjuvant and platform for presentation of obtained in our previous study chimeric recombinant protein ER6, which is an AltMV coat protein (CP) fused with the epitope RV14 (RLSFQLMRPPNMTP) of rotavirus A antigen VP6. Epitope RV14 are able to induce protective immune response and is conservative for the majority of rotavirus A strains therefore its usage gives hope to the successful overcoming of one of the main difficulties in rotavirus A vaccine development: wide serological diversity. In present work, effective adsorption of ER6 on the SPs surface leading to the SPs-ER6 complex formation without loss of ER6 antigenic specificity was demonstrated. Two immune antisera with specificity to RV14 epitope within ER6 were obtained. The first serum was obtained via anti-ER6 sera depletion with AltMV CP and recombinant AltMV CP (AltMV rCP), which was expressed in Escherichia coli but did not contain RV14 sequence. The second serum was obtained by a direct immunization with synthetic peptide RLSFQLMRPPNMTP. These sera were utilized for studying RV14 within SPs-ER6 complexes. By means of immunofluorescent microscopy, SPs-ER6 complexes were demonstrated to interact with both depleted serum and anti-RV14 serum. Therefore, rotavirus epitope was confirmed to keep its ability to interact with antibodies within obtained complexes. Considering unique adjuvant properties of spherical particles and characteristics of selected epitope obtained SPs-ER6 complexes can be thought as a promising component for recombinant rotavirus A vaccine. Moreover, it can be hoped that the suggested in present work approach, involving the usage of TMV SPs as a platform and adjuvant for chimeric AltMV CP, containing pathogen’s epitope, will be useful not only for rotavirus A vaccine development but for designing of vaccines against other pathogens of humans or farm animals.
Keywords: plant viruses, Tobacco mosaic virus, spherical particles, platform-carrier, platform-adjuvant Alternanthera mosaic virus, chimeric recombinant antigen, recombinant vaccines, rotavirus infection.
1ФГБОУ ВО МГУ им. М.В. Ломоносова, |
Поступила в редакцию |
