microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2020-4-86-91microbe-1410Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESПолучение иммуноглобулинов класса Y, нейтрализующих вирус МарбургPreparation of Class Y Immunoglobulins that Neutralize the Marburg Virushttps://orcid.org/0000-0002-4256-5064ПолежаеваО. А.PolezhaevaO. A.

630559, Новосибирская обл., п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

ЗыбкинаА. В.ZybkinaA. V.

630559, Новосибирская обл., п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0002-0450-5212ЗайковскаяА. В.ZaikovskayaA. V.

630559, Новосибирская обл., п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

ПьянковО. В.P’yankovO. V.

630559, Новосибирская обл., п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

ПьянковС. А.P’yankovS. A.

630559, Новосибирская обл., п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

СеменоваА. В.SemenovaA. V.

630559, Новосибирская обл., п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

КочневаГ. В.SemenovaG. V.

630559, Новосибирская обл., п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

https://orcid.org/0000-0001-8023-4453ЩербаковД. Н.ShcherbakovD. N.

630559, Новосибирская обл., п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559

vector@vector.nsc.ruФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»РоссияState Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”Russian Federation202005022021048691Copyright © Полежаева О.А., Зыбкина А.В., Зайковская А.В., Пьянков О.В., Пьянков С.А., Семенова А.В., Кочнева Г.В., Щербаков Д.Н., 20212021Полежаева О.А., Зыбкина А.В., Зайковская А.В., Пьянков О.В., Пьянков С.А., Семенова А.В., Кочнева Г.В., Щербаков Д.Н.Polezhaeva O.A., Zybkina A.V., Zaikovskaya A.V., P’yankov O.V., P’yankov S.A., Semenova A.V., Semenova G.V., Shcherbakov D.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.microbe.ru/jour/article/view/1410

Цель – изучение возможности индукции куриных антител, нейтрализующих вирус Марбург (MARV), с использованием различных иммуногенов.

Материалы и методы

Материалы и методы. В качестве иммуногенов использовали рекомбинантный вирус осповакцины, экспрессирующий трансген поверхностного гликопротеина (GP) MARV штамма Musoke, и псевдовирусные частицы, экспонирующие GP трех штаммов MARV: Popp, Musoke и DRC2000, – на основе лентивируса и рекомбинантного штамма вируса везикулярного стоматита (VSV). В иммунизации участвовало две группы птиц. Кур иммунизировали девять раз: в первый раз вводили рекомбинантный вирус осповакцины, а затем 8 раз – псевдовирусные частицы (на основе лентивируса и рекомбинантного штамма вируса везикулярного стоматита). Первую группу иммунизировали очищенным и концентрированным иммуногеном, а вторую группу им же, но в комплексе с неполным адъювантом Фрейнда. Накопление специфических антител оценивали методом иммуноферментного анализа (ИФА). Для анализа накопления нейтрализующих антител использовали рекомбинантный VSV, экспонирующий GP MARV, и натуральный MARV штамма Popp.

Результаты и обсуждение

Результаты и обсуждение. Разработана эффективная схема иммунизации кур тремя рекомбинантными конструктами, презентирующими GP MARV, в результате которой происходит индукция куриных антител класса IgY против вируса Марбург с титром в ИФА от 1:100 до 1:1 млн. Полученные IgY нейтрализуют псевдовирусы MARV (штаммы Popp, DRC2000, Musoke) в разведении от 1/256 до 1/1024 и натуральный вирус MARV штамма Popp в разведении 1/8. Более стабильные результаты продемонстрировала схема иммунизации с использованием неполного адъюванта Фрейнда. 

The aim was to study the possibility of inducing Marburg-neutralizing chicken antibodies (MARV) using various immunogens.

Materials and methods

Materials and methods. Recombinant vaccinia virus expressing the surface glycoprotein (GP) transgene MARV of Musoke strain and pseudovirus particles exhibiting GP of three strains of MARV – Popp, Musoke and DRC2000 based on lentivirus and recombinant strain of vesicular stomatitis virus (VSV) were used as immunogens. Two groups of birds were involved in the study. Chickens were immunized 9 times: first time they were injected with the recombinant vaccinia virus, and then 8 times – with pseudovirus particles (based on lentivirus and a recombinant strain of the vesicular stomatitis virus). The accumulation of specific antibodies was evaluated by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). We used recombinant VSV exhibiting GP MARV, and natural MARV strain Popp for the analysis of accumulation of neutralizing antibodies.

Results and discussion

Results and discussion. We have developed an effective immunization schedule for chickens with three recombinant constructs presenting GP MARV, which results in the induction of chicken IgY antibodies against Marburg virus with a titer in ELISA from 1:100 to 1:1 million. The obtained IgY neutralize MARV pseudoviruses (Popp, DRC2000, Musoke) at a dilution of 1/256 to 1/1024 and the natural MARV virus of the Popp strain at a dilution of 1/8. More stable results were demonstrated by immunization using Freund’s incomplete adjuvant. 

вирус МарбургантителаIgYвирусоподобные частицыMarburg virusantibodiesIgYvirus-like particlesИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №18-34-00512 мол_а.ReferencesGeisbert T.W., Hensley L.E., Kagan E., Yu E.Z., Geisbert J.B., Daddario-DiCaprio K., Fritz E.A., Jahrling P.B., McClintock K., Phelps J.R., Lee A.C.H., Judge A., Jeffs L.B., MacLachlan I. Postexposure protection of guinea pigs against a lethal Ebola virus challenge is conferred by RNA interference. J. Infect. Dis. 2006; 193(12):1650–7. DOI: 10.1086/504267.Geisbert T.W., Hensley L.E., Kagan E., Yu E.Z., Geisbert J.B., Daddario-DiCaprio K., Fritz E.A., Jahrling P.B., McClintock K., Phelps J.R., Lee A.C.H., Judge A., Jeffs L.B., MacLachlan I. Postexposure protection of guinea pigs against a lethal Ebola virus challenge is conferred by RNA interference. J. Infect. Dis. 2006; 193(12):1650–7. DOI: 10.1086/504267.Enterlein S., Warfield K.L., Swenson D.L., Stein D.A., Smith J.L., Gamble C.S., Kroeker A.D., Iversen P.L., Bavari S., Mühlberger E. VP35 knockdown inhibits Ebola virus amplification and protects against lethal infection in mice. Antimicrob. Agents Chemother. 2006; 50(3):984–93. DOI: 10.1128/AAC.50.3.984993.2006.Enterlein S., Warfield K.L., Swenson D.L., Stein D.A., Smith J.L., Gamble C.S., Kroeker A.D., Iversen P.L., Bavari S., Mühlberger E. VP35 knockdown inhibits Ebola virus amplification and protects against lethal infection in mice. Antimicrob. Agents Chemother. 2006; 50(3):984–93. DOI: 10.1128/AAC.50.3.984- 993.2006.Warfield K.L., Swenson D.L., Olinger G.G., Nichols D.K., Pratt W.D., Blouch R., Stein D.A., Aman M.J., Iversen P.L., Bavari S. Gene-specific countermeasures against Ebola virus based on antisense phosphorodiamidate morpholino oligomers. PLoS Pathog. 2006; 2(1):e1. DOI: 10.1371/journal.ppat.0020001.Warfield K.L., Swenson D.L., Olinger G.G., Nichols D.K., Pratt W.D., Blouch R., Stein D.A., Aman M.J., Iversen P.L., Bavari S. Gene-specific countermeasures against Ebola virus based on anti- sense phosphorodiamidate morpholino oligomers. PLoS Pathog. 2006; 2(1):e1. DOI: 10.1371/journal.ppat.0020001.Sokolova A.S., Baranova D.V., Yarovaya O.I., Baev D.S., Tolstikova T.G., Salakhutdinov N.F., Polezhaeva O.A., Zybkina A.V., Shcherbakov D.N/ Synthesis of (1S)-(+)-camphor-10-sulfonic acid derivatives and investigations in vitro and in silico of their antiviral activity as the inhibitors of filovirus infections. Russ. Chem. Bull. 2019; 68(5):1041–6. DOI: 10.1007/s11172-019-2517-0.Sokolova A.S., Baranova D.V., Yarovaya O.I., Baev D.S., Tolstikova T.G., Salakhutdinov N.F., Polezhaeva O.A., Zybkina A.V., Shcherbakov D.N. Synthesis of (1S)-(+)-camphor-10-sulfonic acid derivatives and investigations in vitro and in silico of their an- tiviral activity as the inhibitors of filovirus infections. Russ. Chem. Bull. 2019; 68(5):1041–6. DOI: 10.1007/s11172-019-2517-0.Flyak A.I., Ilinykh P.A., Murin C.D., Garron T., Shen X., Fusco M.L., Hashiguchi T., Bornholdt Z.A., Slaughter J.C., Sapparapu G., Klages C., Ksiazek T.G., Ward A.B., Saphire E.O., Bukreyev A., Crowe J.E. Jr. Mechanism of human antibody-mediated neutralization of Marburg virus. Cell. 2015; 160(5):893–903. DOI: 10.1016/j.cell.2015.01.031.Flyak A.I., Ilinykh P.A., Murin C.D., Garron T., Shen X., Fusco M.L., Hashiguchi T., Bornholdt Z.A., Slaughter J.C., Sapparapu G., Klages C., Ksiazek T.G., Ward A.B., Saphire E.O., Bukreyev A., Crowe J.E. Jr. Mechanism of human antibody-mediated neutraliza- tion of Marburg virus. Cell. 2015; 160(5):893–903. DOI: 10.1016/j.cell.2015.01.031.Hevey M., Negley D., Geisbert J., Jahrling P., Schmaljohn A. Antigenicity and vaccine potential of Marburg virus glycoprotein expressed by baculovirus recombinants. Virology. 1997; 239(1):206–16. DOI: 10.1006/viro.1997.8883.Hevey M., Negley D., Geisbert J., Jahrling P., Schmaljohn A. Antigenicity and vaccine potential of Marburg virus glycoprotein ex- pressed by baculovirus recombinants. Virology. 1997; 239(1):206– 16. DOI: 10.1006/viro.1997.8883.Hevey M., Negley D., Pushko P., Smith J., Schmaljohn A. Marburg virus vaccines based upon alphavirus replicons protect guinea pigs and nonhuman primates. Virology. 1998; 251(1):28–37. DOI: 10.1006/viro.1998.9367.Hevey M., Negley D., Pushko P., Smith J., Schmaljohn A. Marburg virus vaccines based upon alphavirus replicons protect guinea pigs and nonhuman primates. Virology. 1998; 251(1):28–37. DOI: 10.1006/viro.1998.9367.Hevey M., Negley D., VanderZanden L., Tammariello R.F., Geisbert J., Schmaljohn C., Smith J.F., Jahrling P.B., Schmaljohn A.L. Marburg virus vaccines: comparing classical and new approaches. Vaccine. 2001; 20(3–4):586–93. DOI: 10.1016/s0264-410x(01)00353-x.Hevey M., Negley D., VanderZanden L., Tammariello R.F., Geisbert J., Schmaljohn C., Smith J.F., Jahrling P.B., Schmaljohn A.L. Marburg virus vaccines: comparing classical and new ap- proaches. Vaccine. 2001; 20(3–4):586–93. DOI: 10.1016/s0264-410-x(01)00353-x.Ignatyev G.M., Agafonov A.P., Streltsova M.A., Kashentseva E.A. Inactivated Marburg virus elicits a nonprotective immune response in Rhesus monkeys. J. Biotechnol. 1996; 44(1–3):111–8. DOI: 10.1016/0168-1656(95)00104-2.Ignatyev G.M., Agafonov A.P., Streltsova M.A., Kashentseva E.A. Inactivated Marburg virus elicits a nonprotective immune re- sponse in Rhesus monkeys. J. Biotechnol. 1996; 44(1–3):111–8. DOI: 10.1016/0168-1656(95)00104-2.Dye J.M., Warfield K.L., Wells J.B., Unfer R.C., Shulenin S., Vu H., Nichols D.K., Aman M.J., Bavari S. Virus-like particle vaccination protects nonhuman primates from lethal aerosol exposure with Marburgvirus (VLP vaccination protects macaques against aerosol challenges). Viruses. 2016; 8(4):94. DOI: 10.3390/v8040094.Dye J.M., Warfield K.L., Wells J.B., Unfer R.C., Shulenin S., Vu H., Nichols D.K., Aman M.J., Bavari S. Virus-like particle vaccination protects nonhuman primates from lethal aerosol exposure with Marburgvirus (VLP vaccination protects macaques against aero- sol challenges). Viruses. 2016; 8(4):94. DOI: 10.3390/v8040094.Daddario-DiCaprio K.M., Geisbert T.W., Geisbert J.B., Ströher U., Hensley L.E., Grolla A., Fritz E.A., Feldmann F., Feldmann H., Jones S.M. Cross-protection against Marburg virus strains by using a live, attenuated recombinant vaccine. J. Virol. 2006; 80(19):9659–66. DOI: 10.1128/JVI.00959-06.Daddario-DiCaprio K.M., Geisbert T.W., Geisbert J.B., Ströher U., Hensley L.E., Grolla A., Fritz E.A., Feldmann F., Feldmann H., Jones S.M. Cross-protection against Marburg virus strains by using a live, attenuated recombinant vaccine. J. Virol. 2006; 80(19):9659–66. DOI: 10.1128/JVI.00959-06.Mire C.E., Geisbert J.B., Agans K.N., Satterfield B.A., Versteeg K.M., Fritz E.A., Feldmann H., Hensley L.E., Geisbert T.W. Durability of a vesicular stomatitis virus-based Marburg virus vaccine in nonhuman primates. PLoS One. 2014; 9(4):e94355. DOI: 10.1371/journal.pone.0094355.Mire C.E., Geisbert J.B., Agans K.N., Satterfield B.A., Versteeg K.M., Fritz E.A., Feldmann H., Hensley L.E., Geisbert T.W. Durability of a vesicular stomatitis virus-based Marburg virus vaccine in nonhuman primates. PLoS One. 2014; 9(4):e94355. DOI: 10.1371/journal.pone.0094355.Andris-Widhopf J., Rader C., Steinberger P., Fuller R., Barbas C.F. 3rd. Methods for the generation of chicken monoclonal antibody fragments by phage display. J. Immunol. Methods. 2000; 242(1–2):159–81. DOI: 10.1016/s0022-1759(00)00221-0.Andris-Widhopf J., Rader C., Steinberger P., Fuller R., Barbas C.F. 3rd. Methods for the generation of chicken monoclonal antibody fragments by phage display. J. Immunol. Methods. 2000; 242(1–2):159–81. DOI: 10.1016/s0022-1759(00)00221-0.Кочнева Г.В., Бабкина И.Н., Лупан Т.А., Гражданцева А.А., Юдин П.В., Сиволобова Г.Ф., Швалов А.Н., Попов Е.Г., Бабкин И.В., Нетесов С.В., Чумаков П.М. Апоптин усиливает онколитическую активность вируса осповакцины in vitro. Молекулярная биология. 2013; 47(5):842–52. DOI: 10.7868/S0026898413050078.Kochneva G.V., Babkina I.N., Lupan T.A., Grazhdantseva A.A., Yudin P.V., Sivolobova G.F., Shvalov A.N., Popov E.G., Babkin I.V., Netesov S.V., Chumakov P.M. [Apoptin enhances the oncolytic activity of vaccinia virus in vitro]. Molekulyarnaya Biologiya [Molecular Biology]. 2013; 47(5):842–52. DOI: 10.7868/S0026898413050078.Полежаева О.А. Щербаков Д.Н. Разработка панели псевдовирусных частиц, экспонирующих гликопротеин вируса Марбург. Международный научно-исследовательский журнал. 2017; 8-2:27–30. DOI: 10.23670/IRJ.2017.62.018.Polezhaeva O.A., Shcherbakov D.N. [Development of a panel of pseudoviral particles exhibiting the glycoprotein of the Marburg virus]. Mezhdunarodny Nauchno-Issledovatel’sky Zhurnal [International Research Journal]. 2017; 8-2:27–30. DOI: 10.23670/IRJ.2017.62.018.Whitt M.A. Generation of VSV pseudotypes using recombinant ΔG-VSV for studies on virus entry, identification of entry inhibitors, and immune responses to vaccines. J. Virol. Methods. 2010; 169(2):365–74. DOI: 10.1016/j.jviromet.2010.08.006.Whitt M.A. Generation of VSV pseudotypes using recom- binant ΔG-VSV for studies on virus entry, identification of entry in- hibitors, and immune responses to vaccines. J. Virol. Methods. 2010; 169(2):365–74. DOI: 10.1016/j.jviromet.2010.08.006.Hodek P., Trefil P., Simunek J., Hudecek J., Stiborova M. Optimized protocol of chicken antibody (IgY) purification providing electrophoretically homogenous preparations. Int. J. Electrochem. Sci. 2013; 8:113–24.Hodek P., Trefil P., Simunek J., Hudecek J., Stiborova M. Optimized protocol of chicken antibody (IgY) purification providing electrophoretically homogenous preparations. Int. J. Electrochem. Sci. 2013; 8:113–24.Устинова Е.Н., Шестопалов А.М., Бакулина Л.Ф. Чепурнов А.А. Титрование вирусов Эбола и Марбург по бляшкообразованию под полужидким агаровым покрытием. Вопросы вирусологии. 2003; 48(1):43–4.Ustinova E.N., Shestopalov A.M., Bakulina L.F., Chepurnov A.A. [Titration of Ebola and Marburg viruses by plaque formation under semi-liquid agar coating]. Voprosy Virusologii [Problems of Virology]. 2003; 48(1):43–4.Hashiguchi T., Fusco M.L., Bornholdt Z.A., Lee J.E., Flyak A.I., Matsuoka R., Kohda D., Yanagi Y., Hammel M., Crowe J.E. Jr., Saphire E.O. Structural basis for Marburg virus neutralization by a cross-reactive human antibody. Cell. 2015; 160(5):904–12. DOI: 10.1016/j.cell.2015.01.041.Hashiguchi T., Fusco M.L., Bornholdt Z.A., Lee J.E., Flyak A.I., Matsuoka R., Kohda D., Yanagi Y., Hammel M., Crowe J.E. Jr., Saphire E.O. Structural basis for Marburg virus neutralization by a cross-reactive human antibody. Cell. 2015; 160(5):904–12. DOI: 10.1016/j.cell.2015.01.041.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.