microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2022-2-20-26microbe-1689Research ArticleОБЗОРЫREVIEWSК вопросу о критериях перевода аттенуированных штаммов Yersinia pestis из I в III группу патогенности (опасности)Concerning Criteria for transfer of Attenuated Yersinia pestis strains from Pathogenicity (Hazard) Group I into Pathogenicity Group IIIhttps://orcid.org/0000-0002-1996-8949ДентовскаяС. В.DentovskayaS. V.

142279, Московская область, р.п. Оболенск 

 Obolensk, Moscow Region, 142279 

info@obolensk.orghttps://orcid.org/0000-0001-9223-2105ТруняковаА. С.TrunyakovaA. S.

142279, Московская область, р.п. Оболенск

 Obolensk, Moscow Region, 142279 

info@obolensk.orghttps://orcid.org/0000-0001-7280-3660ВагайскаяА. С.VagaiskayaA. S.

142279, Московская область, р.п. Оболенск

 Obolensk, Moscow Region, 142279 

info@obolensk.orghttps://orcid.org/0000-0003-3946-1755ПлатоновМ. Е.PlatonovM. E.

142279, Московская область, р.п. Оболенск

 Obolensk, Moscow Region, 142279 

info@obolensk.orghttps://orcid.org/0000-0001-5304-0469ТюринЕ. А.TyurinE. A.

142279, Московская область, р.п. Оболенск

 Obolensk, Moscow Region, 142279 

info@obolensk.orghttps://orcid.org/0000-0002-5499-7999АнисимовА. П.AnisimovA. P.

Анисимов Андрей Павлович

142279, Московская область, р.п. Оболенск

Andrey P. Anisimov

 Obolensk, Moscow Region, 142279 

anisimov@obolensk.orgФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии»РоссияState Scientific Center of Applied Microbiology and BiotechnologyRussian Federation202208072022022026Copyright © Дентовская С.В., Трунякова А.С., Вагайская А.С., Платонов М.Е., Тюрин Е.А., Анисимов А.П., 20222022Дентовская С.В., Трунякова А.С., Вагайская А.С., Платонов М.Е., Тюрин Е.А., Анисимов А.П.Dentovskaya S.V., Trunyakova A.S., Vagaiskaya A.S., Platonov M.E., Tyurin E.A., Anisimov A.P.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/1689

Живые вакцины индуцируют и клеточный, и гуморальный иммунитет, дешевы и просты в применении. Индукция иммунитета обеспечивается размножением вакцинного штамма в организме без развития заболевания, так как бактерия, к которой необходимо вызвать иммунитет, характеризуется ослабленной вирулентностью (аттенуацией). Первое поколение аттенуированных штаммов отбирали из множества спонтанных или индуцированных физическими, химическими и биологическими факторами мутантов после оценки вирулентности. Стремительное развитие молекулярной генетики позволяет значительно сократить время аттенуации патогенов путем получения нокаутных мутантов по определенным исследователем генам или введения в их геном «генов авирулентности». Но если методологические аспекты конструирования аттенуированных штаммов практически решены, то отсутствие в нормативных документах официально установленных критериев оценки их опасности затрудняет определение степени аттенуации. В публикации приводятся доводы в пользу необходимости изменений в порядке учета и хранения культур, а также регламентации процесса перевода аттенуированных штаммов возбудителя чумы из I в III группу опасности для последующего использования в работах по конструированию вакцинных препаратов. При этом требования к методологическим аспектам безопасного конструирования аттенуированных штаммов Yersinia pestis и критериям проверки утраты вирулентности не должны снижаться.

Live vaccines induce both cellular and humoral immunity and are cheap and easy to use. The induction of immunity is provided through the reproduction of the vaccine strain in the host body without the development of the disease, since the bacterium to which it is necessary to induce the immunity is characterized by reduced virulence (attenuation). The first generation of attenuated strains was chosen from a variety of spontaneous or physically, chemically and biologically induced mutants after virulence assessment. The rapid development of molecular genetics makes it possible to significantly reduce the time of pathogen attenuation via obtaining knockout mutants with genes selected by a researcher or by inserting “avirulence genes” into the genome. But, given that the methodological aspects of the design of avirulent strains are basically clarified, the absence of officially established criteria for assessing the hazard in regulatory documents hinders the determination of the degree of attenuation. In this regard, there is a need for changes in the procedure for accounting and storage of bacterial cultures, as well as regulation of the process of transferring plague pathogen avirulent strains from the 1st into the 3rd pathogenicity group for subsequent use in the vaccine preparations development. Thereat, the requirements to methodological aspects of the safe generation of attenuated Yersinia pestis strains and the criteria for testing the virulence loss should be maintained at high levels

Yersinia pestisгруппа патогенности (опасности)аттенуацияYersinia pestispathogenicity (hazard) groupattenuationРабота выполнена при поддержке гранта РНФ 19–15–00072.The work was carried out with the support of a grand from the Russian Science Foundation No 19-1500072.ReferencesFrey J. Biological safety concepts of genetically modified live bacterial vaccines. Vaccine. 2007; 25(30):5598–605. DOI: 10.1016/j.vaccine.2006.11.058.Frey J. Biological safety concepts of genetically modified live bacterial vaccines. Vaccine. 2007; 25(30):5598–605. DOI: 10.1016/j.vaccine.2006.11.058.Петровский Б.В. Большая медицинская энциклопедия. 3-е изд. Т. 2. М.: Советская энциклопедия; 1975. С. 356.Petrovsky B.V. [Big Medical Encyclopedia]. 3rd ed. Vol. 2. Moscow: Soviet Encyclopedia; 1975. P. 356.Pasteur L., Chamberland C., Roux E. Nouvelle com-municationsur la rage. C. R. Acad. Sci. Paris. 1884; 98:457–63.Pasteur L., Chamberland C., Roux E. Nouvelle com-municationsur la rage. C. R. Acad. Sci. Paris. 1884; 98:457–63.Feodorova V.A., Sayapina L.V., Corbel M.J., Motin V.L. Russian vaccines against especially dangerous bacterial pathogens. Emerg. Microbes Infect. 2014; 3(12):e86. DOI: 10.1038/emi.2014.82.Feodorova V.A., Sayapina L.V., Corbel M.J., Motin V.L. Russian vaccines against especially dangerous bacterial pathogens. Emerg. Microbes Infect. 2014; 3(12):e86. DOI: 10.1038/emi.2014.82.Cui Y., Yang X., Xiao X., Anisimov A.P., Li D., Yan Y., Zhou D., Rajerison M., Carniel E., Achtman M., Yang R., Song Y. Genetic variations of live attenuated plague vaccine strains (Yersinia pestis EV76 lineage) during laboratory passages in different countries. Infect. Genet. Evol. 2014; 26:172–9. DOI: 10.1016/j.meegid.2014.05.023.Cui Y., Yang X., Xiao X., Anisimov A.P., Li D., Yan Y., Zhou D., Rajerison M., Carniel E., Achtman M., Yang R., Song Y. Genetic variations of live attenuated plague vaccine strains (Yersinia pestis EV76 lineage) during laboratory passages in different countries. Infect. Genet. Evol. 2014; 26:172–9. DOI: 10.1016/j.meegid.2014.05.023.Гинсбург Н.Н. Живые вакцины. История, элементы тео- рии, практика. М.: Медицина; 1969. 336 с.Ginsburg N.N. [Live Vaccines. History, Elements of Theory, Practice]. Moscow: “Medicine”; 1969. 336 p.Dentovskaya S.V., Anisimov A.P., Kondakova A.N., Lindner B., Bystrova O.V., Svetoch T.E., Shaikhutdinova R.Z., Ivanov S.A., Bakhteeva I.V., Titareva G.M., Knirel A.Y. Functional characterization and biological significance of Yersinia pestis lipopolysaccharide biosynthesis genes. Biochemistry (Moscow). 2011; 76(7):808–22. DOI: 10.1134/S0006297911070121.Dentovskaya S.V., Anisimov A.P., Kondakova A.N., Lindner B., Bystrova O.V., Svetoch T.E., Shaikhutdinova R.Z., Ivanov S.A., Bakhteeva I.V., Titareva G.M., Knirel A.Y. Functional characterization and biological significance of Yersinia pestis lipopolysaccharide biosynthesis genes. Biochemistry (Moscow). 2011; 76(7):808–22. DOI: 10.1134/S0006297911070121.Montminy S.W., Khan N., McGrath S., Walkowicz M.J., Sharp F., Conlon J.E., Fukase K., Kusumoto S., Sweet C., Miyake K., Akira S., Cotter R.J., Goguen J.D., Lien E. Virulence factors of Yersinia pestis are overcome by a strong lipopolysaccharide response. Nat. Immunol. 2006; 7(10):1066–73. DOI: 10.1038/ni1386.Montminy S.W., Khan N., McGrath S., Walkowicz M.J., Sharp F., Conlon J.E., Fukase K., Kusumoto S., Sweet C., Miyake K., Akira S., Cotter R.J., Goguen J.D., Lien E. Virulence factors of Yersinia pestis are overcome by a strong lipopolysaccharide response. Nat. Immunol. 2006; 7(10):1066–73. DOI: 10.1038/ni1386.Онищенко Г.Г., Дроздов И.Г., Малюкова Т.А., Ляпин М.Н., Пчелинцева М.В., Безсмертный В.Е., Кривуля С.Д., Федоров Ю.М., Нетесов С.В., Кутырев В.В. Нормирование как элемент системы обеспечения безопасности работ с биологиче- скими агентами I–II групп патогенности. Проблемы особо опас- ных инфекций. 2005; 2:5–11.Onishchenko G.G., Drozdov I.G., Malyukova T.A., Lyapin M.N., Pchelintseva M.V., Bezsmertny V.E., Krivulya S.D., Fedorov Yu.M., Netesov S.V., Kutyrev V.V. [Rationing as an element of the system for ensuring the safety of work with biological agents of I–II pathogenicity groups]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2005; (2):5–11.Сазанова Е.В., Малюкова Т.А., Попов Ю.А., Ляпин М .Н. Разработка методических подходов и критериев для отнесения учебных штаммов Yersinia рestis к III группе патогенности (опас- ности). Проблемы особо опасных инфекций. 2020; 3:139–45. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-3-139-145.Sazanova E.V., Malyukova T.A., Popova Yu.A., Lyapin M.N. [Development of methodological approaches and criteria to classify Yersinia pestis training strains as an agent of pathogenicity (hazard) group III]. Problemy Osobo Opasnykh Infektsii [Problems of Particularly Dangerous Infections]. 2020; (3):139–45. DOI: 10.21055/0370-1069-2020-3-139-145.Burrows T.W. Virulence of Pasteurella pestis. Nature. 1957; 179(4572):1246–7. DOI: 10.1038/1791246a0.Burrows T.W. Virulence of Pasteurella pestis. Nature. 1957; 179(4572):1246–7. DOI: 10.1038/1791246a0.Анисимов А.П. Факторы Yersinia pestis, обеспечиваю- щие циркуляцию и сохранение возбудителя чумы в экосистемах природных очагов. Сообщение 1. Молекулярная генетика, ми- кробиология и вирусология. 2002; 3:3–23.Anisimov A.P. [Factors of Yersinia pestis that ensure the circulation and preservation of the plague pathogen in the ecosystems of natural foci. Communication 1]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics, Microbiology, and Virology]. 2002; (3):3–23.Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Fatal laboratory-acquired infection with an attenuated Yersinia pestis strain – Chicago, Illinois, 2009. MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. 2011; 60(7):201–5.Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Fatal laboratory-acquired infection with an attenuated Yersinia pestis strain – Chicago, Illinois, 2009. MMWR Morb. Mortal. Wkly Rep. 2011; 60(7):201–5.Дентовская С.В., Копылов П.Х., Иванов С.А., Агеев С.А., Анисимов А.П. Молекулярные основы вакцинопрофилак- тики чумы. Молекулярная генетика, микробиология и вирусоло- гия. 2013; 3:3–12.Dentovskaya S.V., Kopylov P.Kh., Ivanov S.A., Ageev S.A., Anisimov A.P. [Molecular basis of preventive vaccination against plague]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics, Microbiology, and Virology]. 2013; (3):3–12.Galvan E.M., Nair M.K., Chen H., Del Piero F., Schifferli D.M. Biosafety level 2 model of pneumonic plague and protection studies with F1 and Psa. Infect. Immun. 2010; 78(8):3443– 53. DOI: 10.1128/IAI.00382-10.Galván E.M., Nair M.K., Chen H., Del Piero F., Schifferli D.M. Biosafety level 2 model of pneumonic plague and protection studies with F1 and Psa. Infect. Immun. 2010; 78(8):3443– 53. DOI: 10.1128/IAI.00382-10.Ellis R.W. New technologies for making vaccines. Vaccine. 1999; 17(13–14):1596–604. DOI: 10.1016/s0264-410x(98)00416-2.Ellis R.W. New technologies for making vaccines. Vaccine. 1999; 17(13–14):1596–604. DOI: 10.1016/s0264-410x(98)00416-2.Sun W. Plague vaccines: status and future. Adv. Exp. Med. Biol. 2016; 918:313–60. DOI: 10.1007/978-94-024-0890-4_12.Sun W. Plague vaccines: status and future. Adv. Exp. Med. Biol. 2016; 918:313–60. DOI: 10.1007/978-94-024-0890-4_12.Dentovskaya S.V., Ivanov S.A., Kopylov P.Kh., Shaikhutdinova R.Z., Platonov M.E., Kombarova T.I., Gapel’chenkova T.V., Balakhonov S.V., Anisimov A.P. Selective protective potency of Yersinia pestis ?nlpD mutants. Acta Naturae. 2015; 7(1):102–8.Dentovskaya S.V., Ivanov S.A., Kopylov P.Kh., Shaikhutdinova R.Z., Platonov M.E., Kombarova T.I., Gapel’chenkova T.V., Balakhonov S.V., Anisimov A.P. Selective protective potency of Yersinia pestis ΔnlpD mutants. Acta Naturae. 2015; 7(1):102–8.Feodorova V.A., Pan’kina L.N., Savostina E.P., Sayapina L.V., Motin V.L., Dentovskaya S.V., Shaikhutdinova R.Z., Ivanov S.A., Lindner B., Kondakova A.N., Bystrova O.V., Kocharova N.A., Senchenkova S.N., Holst O., Pier G.B., Knirel Y.A., Anisimov A.P. A Yersinia pestis lpxM-mutant live vaccine induces enhanced immunity against bubonic plague in mice and guinea pigs. Vaccine. 2007; 25(44):7620–8. DOI: 10.1016/j.vaccine.2007.08.055.Feodorova V.A., Pan’kina L.N., Savostina E.P., Sayapina L.V., Motin V.L., Dentovskaya S.V., Shaikhutdinova R.Z., Ivanov S.A., Lindner B., Kondakova A.N., Bystrova O.V., Kocharova N.A., Senchenkova S.N., Holst O., Pier G.B., Knirel Y.A., Anisimov A.P. A Yersinia pestis lpxM-mutant live vaccine induces enhanced immunity against bubonic plague in mice and guinea pigs. Vaccine. 2007; 25(44):7620–8. DOI: 10.1016/j.vaccine.2007.08.055.Feodorova V.A., Devdariani Z.L. Immunogeneity and structural organisation of some pLCR-encoded proteins of Yersinia pestis. J. Med. Microbiol. 2001; 50(1):13–22. DOI: 10.1099/0022-1317-50-1-13.Feodorova V.A., Devdariani Z.L. Immunogeneity and structural organisation of some pLCR-encoded proteins of Yersinia pestis. J. Med. Microbiol. 2001; 50(1):13–22. DOI: 10.1099/00221317-50-1-13.Finney D.J. Statistical Methods in Biological Assay. Charles Griffin. London, UK; 1978.Finney D.J. Statistical Methods in Biological Assay. Charles Griffin. London, UK; 1978.Luca S., Mihaescu T. History of BCG vaccine. Maedica (Bucur). 2013; 8(1):53–8.Luca S., Mihaescu T. History of BCG vaccine. Maedica (Bucur). 2013; 8(1):53–8.Quenee L.E., Ciletti N.A., Elli D., Hermanas T.M., Schneewind O. Prevention of pneumonic plague in mice, rats, guinea pigs and non-human primates with clinical grade rV10, rV10-2 or F1-V vaccines. Vaccine. 2011; 29(38):6572–83. DOI: 10.1016/j.vaccine.2011.06.119.Quenee L.E., Ciletti N.A., Elli D., Hermanas T.M., Schneewind O. Prevention of pneumonic plague in mice, rats, guinea pigs and non-human primates with clinical grade rV10, rV10-2 or F1-V vaccines. Vaccine. 2011; 29(38):6572–83. DOI: 10.1016/j. vaccine.2011.06.119.Uematsu S., Akira S. Toll-Like receptors (TLRs) and their ligands. Handb. Exp. Pharmacol. 2008; 183:1–20. DOI: 10.1007/978-3-540-72167-3_1.Uematsu S., Akira S. Toll-Like receptors (TLRs) and their ligands. Handb. Exp. Pharmacol. 2008; 183:1–20. DOI: 10.1007/9783-540-72167-3_1.

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