microbeПроблемы особо опасных инфекцийProblems of Particularly Dangerous Infections0370-10692658-719XRussian Research Anti-Plague Institute “Microbe”10.21055/0370-1069-2024-3-154-162microbe-2054Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРекомбинантный аналог домена III оболочечного гликопротеина вируса клещевого энцефалита и его применение для дифференциальной диагностики флавивирусных инфекцийRecombinant Analogue of Envelope Glycoprotein Domain III of the Tick-Borne Encephalitis Virus and its Application for the Differential Diagnosis of Flavivirus Infectionshttps://orcid.org/0000-0003-2408-5611ПолтавченкоА. Г.PoltavchenkoA. G.

Российская Федерация, 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559, Russian Federation

vector@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9220-1250ЕршА. В.ErshA. V.

Российская Федерация, 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559, Russian Federation

vector@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7763-3808ФилатовП. В.FilatovP. V.

Филатов Павел Владимирович

Российская Федерация, 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559, Russian Federation

filatov_pv@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2171-7444УшкаленкоН. Д.UshkalenkoN. D.

Российская Федерация, 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559, Russian Federation

vector@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9985-1582ШаньшинД. В.Shan’shinD. V.

Российская Федерация, 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559, Russian Federation

vector@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8023-4453ЩербаковД. Н.ShcherbakovD. N.

Российская Федерация, 630559, Новосибирская обл., р.п. Кольцово

Kol’tsovo, Novosibirsk Region, 630559, Russian Federation

vector@vector.nsc.ruФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»РоссияState Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”Russian Federation20240210202403154162Copyright © Полтавченко А.Г., Ерш А.В., Филатов П.В., Ушкаленко Н.Д., Шаньшин Д.В., Щербаков Д.Н., 20242024Полтавченко А.Г., Ерш А.В., Филатов П.В., Ушкаленко Н.Д., Шаньшин Д.В., Щербаков Д.Н.Poltavchenko A.G., Ersh A.V., Filatov P.V., Ushkalenko N.D., Shan’shin D.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/2054

Клещевой энцефалит – эндемичное для обширных территорий Европы и Азии инфекционное заболевание, вызываемое вирусом клещевого энцефалита из рода Orthoflavivirus, передающееся через укус клеща и характеризующееся лихорадочным состоянием с последующим развитием потенциально смертельного энцефалита. Серологическая диагностика клещевого энцефалита осложняется выраженной перекрестной реактивностью с антителами к возбудителям эндемичных и завозных флавивирусных инфекций. Цель исследования – получение рекомбинантного аналога домена III поверхностного белка E вируса клещевого энцефалита (EDIII-ВКЭ ) и оценка эффективности его применения для выявления антител класса IgG к вирусу клещевого энцефалита и дифференциации их от антител к возбудителям других флавивирусных инфекций. Материалы и методы. Проведено сравнительное исследование панелей, содержащих и не содержащих IgG-антитела к вирусу клещевого энцефалита, а также панелей и образцов, содержащих антитела к вирусам желтой лихорадки, денге и Зика, с использованием коммерческих наборов для иммуноферментного анализа антител к вирусу клещевого энцефалита и экспериментальных наборов в форматах иммуноферментного и дот-иммуноанализа на основе EDIII-ВКЭ . Результаты и обсуждение. Показано, что использование экспериментальных наборов на основе EDIII-ВКЭ позволяет эффективно выявлять антитела класса IgG к вирусу клещевого энцефалита и, в отличие от коммерческих тестов, дифференцировать их от антител к возбудителям тропических лихорадок денге, желтой и Зика. Рекомбинантный аналог домена III поверхностного белка E вируса клещевого энцефалита может быть полезным реагентом захвата при создании диагностических тест-систем в формате иммуноферментного и дот-иммуноанализа для дифференцированного выявления антител класса IgG к вирусу клещевого энцефалита.

Tick-borne encephalitis is a flavivirus disease, endemic to vast areas of Europe and Asia, caused by the tick-borne encephalitis virus from the genus Orthoflavivirus, transmitted through the bite of a tick. The course of infection is characterized by fever followed by the development of potentially fatal encephalitis. Serological diagnosis of tick-borne encephalitis is complicated by severe cross-reactivity with antibodies to other endemic and imported flavivirus infections. The aim of the study was to obtain a recombinant analogue of domain III of the surface protein E of the tick-borne encephalitis virus (EDIII-TBEV) and assess its ability to detect antibodies to the tick-borne encephalitis virus and differentiate them from antibodies to other flavivirus infections. Materials and methods. A comparative study was performed using panels of sera containing and not containing antibodies to the tick-borne encephalitis virus, and panels of samples with antibodies to yellow fever, dengue, and Zika viruses. The study was conducted using commercial tests and experimental kits based on EDIII-TBEV in the ELISA format and in the dot analysis format. Results and discussion. It has been shown that the use of experimental kits based on EDIII-TBEV makes it possible to effectively detect IgG antibodies to tick-borne encephalitis virus and, in contrast to commercial tests, to differentiate them from antibodies to the pathogens of dengue, yellow and Zika tropical fevers. A recombinant analogue of domain III of the surface protein E in the tick-borne encephalitis virus can be a useful capture reagent when creating diagnostic test systems in the format of enzyme-linked immunosorbent assay and dot-immunoassay for the differentiated detection of IgG antibodies to the tick-borne encephalitis virus.

гликопротеин Евирус клещевого энцефалитарекомбинантные белкисерологические маркерыиммуноферментный анализдот-иммуноанализglycoprotein Etick-borne encephalitis virusrecombinant proteinsserological markersELISAdot immunoassayИсследование проведено в рамках выполнения государственного задания Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.The study was carried out as part of the implementation of the state assignment of the Federal Service for Surveillance on Consumers’ Rights Protection and Human Well-being.ReferencesWilson M.E., Weld L.H., Boggild A., Keystone J.S., Kain K.C., von Sonnenburg F., Schwartz E.; GeoSentinel Surveillance Network. Fever in returned travelers: results from the GeoSentinel Surveillance Network. Clin. Infect. Dis. 2007; 44(12):1560–8. DOI: 10.1086/518173.Wilson M.E., Weld L.H., Boggild A., Keystone J.S., Kain K.C., von Sonnenburg F., Schwartz E.; GeoSentinel Surveillance Network. Fever in returned travelers: results from the GeoSentinel Surveillance Network. Clin. Infect. Dis. 2007; 44(12):1560–8. DOI: 10.1086/518173.Cleton N., Koopmans M., Reimerink J., Godeke G.-J., Reusken C. Come fly with me: review of clinically important arboviruses for global travelers. J. Clin. Virol. 2012; 55(3):191–203. DOI: 10.1016/j.jcv.2012.07.004.Cleton N., Koopmans M., Reimerink J., Godeke G.-J., Reusken C. Come fly with me: review of clinically important arboviruses for global travelers. J. Clin. Virol. 2012; 55(3):191–203. DOI: 10.1016/j.jcv.2012.07.004.Cleton N.B., Godeke G.-J., Reimerink J., Beersma M.F., van Doorn H.R., Franco L., Goeijenbier M., Jiménez-Clavero M.A., Johnson B.W., Niedrig M., Papa A., Sambri V., Tami A., Velasco-Salas Z.I., Koopmans M.P., Reusken C.B. Spot the differencedevelopment of a syndrome based protein microarray for specific serological detection of multiple flavivirus infections in travelers. PLoS Negl. Trop. Dis. 2015; 9(3):e0003580. DOI: 10.1371/journal.pntd.0003580.Cleton N.B., Godeke G.-J., Reimerink J., Beersma M.F., van Doorn H.R., Franco L., Goeijenbier M., Jiménez-Clavero M.A., Johnson B.W., Niedrig M., Papa A., Sambri V., Tami A., Velasco-Salas Z.I., Koopmans M.P., Reusken C.B. Spot the differencedevelopment of a syndrome based protein microarray for specific serological detection of multiple flavivirus infections in travelers. PLoS Negl. Trop. Dis. 2015; 9(3):e0003580. DOI: 10.1371/journal.pntd.0003580.Sips G.J., Wilschut J., Smit J.M. Neuroinvasive flavivirus infections. Rev. Med. Virol. 2012; 22(2):69–87. DOI: 10.1002/rmv.712.Sips G.J., Wilschut J., Smit J.M. Neuroinvasive flavivirus infections. Rev. Med. Virol. 2012; 22(2):69–87. DOI: 10.1002/rmv.712.О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2021 году: Государственный доклад. [Электронный ресурс]. URL: https://www.rospotrebnadzor.ru/upload/iblock/594/sqywwl4tg5arqff6xvl5dss0l7vvuank/Gosudarstvennyy-doklad.-O-sostoyanii-sanitarno_epidemiologicheskogo-blagopoluchiya-naseleniya-v-Rossiyskoy-Federatsii-v-2021-godu.pdf (дата обращения 21.04.2023).[On the state of sanitary and epidemiological well-being of the population in the Russian Federation in 2021. State report]. (Cited 21 Apr 2023). [Internet]. Available from: https://www.rospotrebnadzor.ru/upload/iblock/594/sqywwl4tg5arqff6xvl5dss0l7vvuank/Gosudarstvennyy-doklad.-O-sostoyanii-sanitarno_epidemiologicheskogo-blagopoluchiya-naseleniya-v-Rossiyskoy-Federatsii-v-2021-godu.pdf.Darwish N., Alias Y., Khor S. An introduction to denguedisease diagnostics. Trends in Analytical Chemistry. 2015; 67:45–55. DOI: 10.1016/j.trac.2015.01.005.Darwish N., Alias Y., Khor S. An introduction to denguedisease diagnostics. Trends in Analytical Chemistry. 2015; 67:45–55. DOI: 10.1016/j.trac.2015.01.005.Poltavchenko A.G., Nechitaylo O.V., Filatov P.V., Ersh A.V., Gureyev V.N. Multiplex method for initial complex testing of antibodies to blood transmitted diseases agents. J. Virol. Methods. 2016; 236:231–6. DOI: 10.1016/j.jviromet.2016.08.003.Poltavchenko A.G., Nechitaylo O.V., Filatov P.V., Ersh A.V., Gureyev V.N. Multiplex method for initial complex testing of antibodies to blood transmitted diseases agents. J. Virol. Methods. 2016; 236:231–6. DOI: 10.1016/j.jviromet.2016.08.003.Guzmán M.G., Kourí G. Dengue diagnosis, advances and challenges. Int. J. Infect. Dis. 2004; 8(2):69–80. DOI: 10.1016/j.ijid.2003.03.003.Guzmán M.G., Kourí G. Dengue diagnosis, advances and challenges. Int. J. Infect. Dis. 2004; 8(2):69–80. DOI: 10.1016/j.ijid.2003.03.003.Holbrook M.R., Shope R.E., Barrett A.D.T. Use of recombinant E protein domain III-based enzyme-linked immunosorbent assays for differentiation of tick-borne encephalitis serocomplex flaviviruses from mosquito-borne flaviviruses. J. Clin. Microbiol. 2004; 42(9):4101–10. DOI: 10.1128/JCM.42.9.4101-4110.2004.Holbrook M.R., Shope R.E., Barrett A.D.T. Use of recombinant E protein domain III-based enzyme-linked immunosorbent assays for differentiation of tick-borne encephalitis serocomplex flaviviruses from mosquito-borne flaviviruses. J. Clin. Microbiol. 2004; 42(9):4101–10. DOI: 10.1128/JCM.42.9.4101-4110.2004.Терновой В.А., Плясунова И.В., Семенцова А.О., Карташов М.Ю., Швалов А.Н., Чаусов Е.В., Еремеева Л.И., Протопопова Е.В., Чуб Е.В., Баяндин Р.Б., Пьянков О.В., Локтев В.Б., Агафонов А.П., Максютов Р.А. Выявление маркеров лихорадки денге у пациентов после посещения эндемичных по денге стран. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2019; 37(3):140–8. DOI: 10.17116/molgen201937031140.Ternovoi V.A., Plyasunova I.V., Sementsova A.O., Kartashov M.Yu., Shvalov A.N., Chausov E.V., Eremeeva L.I., Protopopova E.V., Chub E.V., Bayandin R.B., P’yankov O.V., Loktev V.B., Agafonov A.P., Maksyutov R.A. [Identification of dengue infection markers in patients after visiting dengue endemic countries]. Molekulyarnaya Genetika, Mikrobiologiya i Virusologiya [Molecular Genetics, Microbiology and Virology]. 2019; 37(3):140–8. DOI: 10.17116/molgen201937031140.Niedrig M., Vaisviliene D., Teichmann A., Klockmann U., Biel S.S. Comparison of six different commercial IgG-ELISA kits for the detection of TBEV-antibodies. J. Clin. Virol. 2001; 20(3):179–82. DOI: 10.1016/s1386-6532(00)00178-5.Niedrig M., Vaisviliene D., Teichmann A., Klockmann U., Biel S.S. Comparison of six different commercial IgG-ELISA kits for the detection of TBEV-antibodies. J. Clin. Virol. 2001; 20(3):179–82. DOI: 10.1016/s1386-6532(00)00178-5.Weissbach F.H., Hirsch H.H. Comparison of two commercial tick-borne encephalitis virus igg enzyme-linked immunosorbent assays. Clin. Vaccine Immunol. 2015; 22(7):754–60. DOI: 10.1128/CVI.00096-15.Weissbach F.H., Hirsch H.H. Comparison of two commercial tick-borne encephalitis virus igg enzyme-linked immunosorbent assays. Clin. Vaccine Immunol. 2015; 22(7):754–60. DOI: 10.1128/CVI.00096-15.Ackermann-Gäumann R., Tritten M.L., Hassan M., Lienhard R. Comparison of three commercial IgG and IgM ELISA kits for the detection of tick-borne encephalitis virus antibodies. Ticks Tick Borne Dis. 2018; 9(4):956–62. DOI: 10.1016/j.ttbdis.2018.03.031.Ackermann-Gäumann R., Tritten M.L., Hassan M., Lienhard R. Comparison of three commercial IgG and IgM ELISA kits for the detection of tick-borne encephalitis virus antibodies. Ticks Tick Borne Dis. 2018; 9(4):956–62. DOI: 10.1016/j.ttbdis.2018.03.031.Барышникова В.С., Турченко Ю.В., Шишова А.А., Климентов А.С., Тучинская К.К., Карганова Г.Г. Рекомбинантный гликопротеин E вируса клещевого энцефалита для создания дифференцирующей тест-системы. Биотехнология. 2022; 38(6):72–83. DOI: 10.56304/S0234275822060023.Baryshnikova V.S., Turchenko Yu.V., Shishova A.A., Klimentov A.S., Tuchynskaya K.K., Karganova G.G. [Recombinant glycoprotein E of tick-borne encephalitis virus for developing a differentiating test system]. Biotekhnologiya [Biotechnology]. 2022; 38(6):72–83. DOI: 10.56304/S0234275822060023.Heinz F.X., Stiasny K. Flaviviruses and their antigenic structure. J. Clin. Virol. 2012; 55(4):289–95. DOI: 10.1016/j.jcv.2012.08.024.Heinz F.X., Stiasny K. Flaviviruses and their antigenic structure. J. Clin. Virol. 2012; 55(4):289–95. DOI: 10.1016/j.jcv.2012.08.024.Pulkkinen L.I.A., Barrass S.V., Domanska A., Överby A.K., Anastasina M., Butcher S.J. Molecular organisation of tickborne encephalitis virus. Viruses. 2022; 14(4):792. DOI: 10.3390/v14040792.Pulkkinen L.I.A., Barrass S.V., Domanska A., Överby A.K., Anastasina M., Butcher S.J. Molecular organisation of tickborne encephalitis virus. Viruses. 2022; 14(4):792. DOI: 10.3390/v14040792.Inagaki E., Sakai M., Hirano M., Muto M., Kobayashi S., Kariwa H., Yoshii K. Development of a serodiagnostic multispecies ELISA against tick-borne encephalitis virus using subviral particles. Ticks Tick Borne Dis. 2016; 7(5):723–9. DOI: 10.1016/j.ttbdis.2016.03.002.Inagaki E., Sakai M., Hirano M., Muto M., Kobayashi S., Kariwa H., Yoshii K. Development of a serodiagnostic multispecies ELISA against tick-borne encephalitis virus using subviral particles. Ticks Tick Borne Dis. 2016; 7(5):723–9. DOI: 10.1016/j.ttbdis.2016.03.002.Ludolfs D., Reinholz M., Schmitz H. Highly specific detection of antibodies to tick-borne encephalitis (TBE) virus in humans using a domadewsin III antigen and a sensitive immune complex(IC) ELISA. J. Clin. Virol. 2009; 45(2):125–8. DOI: 10.1016/j.jcv.2009.03.016.Ludolfs D., Reinholz M., Schmitz H. Highly specific detection of antibodies to tick-borne encephalitis (TBE) virus in humans using a domadewsin III antigen and a sensitive immune complex (IC) ELISA. J. Clin. Virol. 2009; 45(2):125–8. DOI: 10.1016/j.jcv.2009.03.016.Sanina N., Chopenko N., Mazeika A., Davydova L., Leonova G., Stenkova A., Uversky V.N., Kostetsky E. Immunogenicity and protective activity of a chimeric protein based on the domain III of the tick-borne encephalitis virus E protein and the OmpF porin of Yersinia pseudotuberculosis incorporated into the TI-complex. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(10):2988. DOI: 10.3390/ijms19102988.Sanina N., Chopenko N., Mazeika A., Davydova L., Leonova G., Stenkova A., Uversky V.N., Kostetsky E. Immunogenicity and protective activity of a chimeric protein based on the domain III of the tick-borne encephalitis virus E protein and the OmpF porin of Yersinia pseudotuberculosis incorporated into the TI-complex. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(10):2988. DOI: 10.3390/ijms19102988.Jarmer J., Zlatkovic J., Tsouchnikas G., Vratskikh O., Strauß J., Aberle J.H., Chmelik V., Kundi M., Stiasny K., Heinz F.X. Variation of the specificity of the human antibody responses after tick-borne encephalitis virus infection and vaccination. J. Virol. 2014; 88(23):13845–57. DOI: 10.1128/JVI.02086-14.Jarmer J., Zlatkovic J., Tsouchnikas G., Vratskikh O., Strauß J., Aberle J.H., Chmelik V., Kundi M., Stiasny K., Heinz F.X. Variation of the specificity of the human antibody responses after tick-borne encephalitis virus infection and vaccination. J. Virol. 2014; 88(23):13845–57. DOI: 10.1128/JVI.02086-14.Кривошеина Е.И., Карташов М.Ю., Найденова Е.В., Ушкаленко Н.Д., Пьянков С.А., Терновой В.А., Локтев В.Б. Разработка способа выявления специфических антител к белку Е вируса жёлтой лихорадки (Flaviviridae: Flavivirus) методом иммуноферментного анализа. Вопросы вирусологии. 2022; 67(4):341–50. DOI: 10.36233/0507-4088-123.Krivosheina E.I., Kartashov M.Yu., Naidenova E.V., Ushkalenko N.D., Pyankov S.A., Ternovoi V.A., Loktev V.B. [Development of a method for detection of specific antibodies to E protein of yellow fever virus (Flaviviridae: Flavivirus) by enzyme immunoassay]. Voprosy Virusologii [Problems of Virology]. 2022; 67(4):341–50. DOI: 10.36233/0507-4088-123.Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир; 1984. 479 с.Maniatis T., Frisch E.E., Sambrook J. [Molecular Cloning. A Laboratory Manual]. Moscow: “Mir” Publ.; 1984. 479 p.Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970; 227(5259):680–5. DOI: 10.1038/227680a0.Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970; 227(5259):680–5. DOI: 10.1038/227680a0.Poltavchenko A., Zaitsev B., Ersh A., Korneev D., Taranov O., Filatov P., Nechitaylo O. The selection and optimization of the detection system for self-contained multiplexed dot-immunoassay. J. Immunoassay Immunochem. 2016; 37(5):540–54. DOI: 10.1080/15321819.2016.1174134.Poltavchenko A., Zaitsev B., Ersh A., Korneev D., Taranov O., Filatov P., Nechitaylo O. The selection and optimization of the detection system for self-contained multiplexed dot-immunoassay. J. Immunoassay Immunochem. 2016; 37(5):540–54. DOI: 10.1080/15321819.2016.1174134.Кунгурцев К.С., Гунгер А.К., Филатов П.В. Программа для инструментального учета результатов дот-иммуноанализа «DOTREADER 2000». Программа для ЭВМ. Свидетельство РФ № 2020611545, опубл. 04.02.2020. Бюл. № 2.Kungurtsev K.S., Gunger A.K., Filatov P.V. [Program for instrumental recording of the results of dot-immunoassay “DOTREADER 2000”. The computer program]. RF Certificate No. 2020611545, publ. April 02, 2020. Bull. No. 2.Полтавченко А.Г., Ерш А.В., Филатов П.В., Баяндин Р.Б., Ушкаленко Н.Д. Разработка метода одновременного выявления серологических маркеров лихорадки денге. Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. 2023; 12(1):75–83. DOI: 10.33029/2305-3496-2023-12-1-75-83.Poltavchenko A.G., Ersh A.V., Filatov P.V., Bayandin R.B., Ushkalenko N.D. [Development of the method for simultaneous detection of serological markers of dengue fever]. Infektsionnye Bolezni: Novosti, Mneniya, Obuchenie [Infectious Diseases: News, Opinions, Training]. 2023; 12(1):75–83. DOI: 10.33029/2305-3496-2023-12-1-75-83.Lindblom P., Wilhelmsson P., Fryland L., Matussek A., Haglund M., Sjöwall J., Vene S., Nyman D., Forsberg P., Lindgren P.-E. Factors determining immunological response to vaccination against tick-borne encephalitis virus in older individuals. PLoS One. 2014; 9(6):e100860. DOI: 10.1371/journal.pone.0100860.Lindblom P., Wilhelmsson P., Fryland L., Matussek A., Haglund M., Sjöwall J., Vene S., Nyman D., Forsberg P., Lindgren P.-E. Factors determining immunological response to vaccination against tick-borne encephalitis virus in older individuals. PLoS One. 2014; 9(6):e100860. DOI: 10.1371/journal.pone.0100860.Kuno G. Serodiagnosis of flaviviral infections and vaccinations in humans. Adv. Virus Res. 2003; 61:3–65. DOI: 10.1016/s0065-3527(03)61001-8.Kuno G. Serodiagnosis of flaviviral infections and vaccinations in humans. Adv. Virus Res. 2003; 61:3–65. DOI: 10.1016/s0065-3527(03)61001-8.

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