Иммуногенные и протективные свойства рекомбинантного штамма вируса осповакцины, экспрессирующего кассету генов структурных белков вируса Марбург

Цель исследования – создание высокоиммуногенной вакцинной конструкции на основе рекомбинантного варианта репликативно-дефектного штамма вируса осповакцины MVA, экспрессирующего вирусоподобные частицы, имитирующие природную инфекцию вирусом Марбург. Материалы и методы. Рекомбинантный вирус получали путем рекомбинации между гомологичными последовательностями вирусной ДНК и инсерционной плазмиды pDel2-GP-VP-Pat, которая несет трансгены структурных белков GP и VP40 вируса Марбург, фланкированные фрагментами генома штамма MVA. Структуру рекомбинантного вируса подтверждали методами ПЦР и секвенирования, экспрессию трансгенов анализировали методом Вестерн-блот, формирование вирусоподобных частиц фиксировали с помощью электронной микроскопии. Оценку иммуногенности и протективности проводили на модели морских свинок. Титр антител определяли в иммуноферментном анализе. Для оценки Т-клеточного ответа использовали метод внутриклеточного окрашивания цитокинов с последующим анализом образцов на проточном цитофлуориметре. Результаты и обсуждение. На основе высокоаттенуированного штамма MVA вируса осповакцины сконструирован рекомбинантный вариант MVA-GP-VP40-MARV, несущий в районе делеции II генома кассету трансгенов GP и VP40 вируса Марбург. Показана экспрессия трансгенов в пермиссивных для MVA клетках CER, инфицированных рекомбинантным штаммом MVA-GP-VP40-MARV, и секреция белков GP и VP40 вируса Марбург в культуральную среду. Электронно-микроскопический анализ выявил наличие вирусоподобных частиц вируса Марбург в культуральной среде клеток начиная с 12 часов после инфицирования. Двукратная вакцинация морских свинок рекомбинантным штаммом MVA-GP-VP40-MARV в дозе 108 БОЕ /животное индуцировала формирование антител к вирусу Марбург и вирусу осповакцины, а также 100 % защиту от летальной инфекции вирусом Марбург (50 ЛД 50). С использованием оригинального программного обеспечения TEpredict предсказана структура Т-хелперных эпитопов белка GP вируса Марбург. С помощью метода ICS экспериментально подтверждена биологическая активность этих эпитопов и показано, что они обеспечивают индукцию Т-клеточного иммунного ответа в составе вакцинной конструкции MVA-GP-VP40-MARV.

1. Lázaro-Frías A., Gómez-Medina S., Sánchez-Sampedro L., Ljungberg K., Ustav M., Liljeström P., Muñoz-Fontela C., Esteban M., García-Arriaza J. Distinct immunogenicity and efficacy of poxvirus-based vaccine candidates against Ebola virus expressing GP and VP40 proteins. J. Virol. 2018; 92(11):e00363-18. DOI: 10.1128/JVI.00363-18.

2. Malherbe D.C., Domi A., Hauser M.J., Meyer M., Gunn B.M., Alter G., Bukreyev A., Guirakhoo F. Modified vaccinia Ankara vaccine expressing Marburg virus-like particles protects guinea pigs from lethal Marburg virus infection. NPJ Vaccines. 2020; 5:78. DOI: 10.1038/s41541-020-00226-y.

3. Volz A., Sutter G. Modified vaccinia virus Ankara: history, value in basic research, and current perspectives for vaccine development. Adv. Virus Res. 2017; 97:187–243. DOI: 10.1016/bs.aivir.2016.07.001.

4. Kolesnikova L., Bohil A.B., Cheney R.E., Becker S. Budding of Marburgvirus is associated with filopodia. Cell Microbiol. 2007; 9(4):939–51. DOI: 10.1111/j.1462-5822.2006.00842.x.

5. 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.

6. Ткачева А.В., Сиволобова Г.Ф., Гражданцева А.А., Шевелев О.Б., Разумов И.А., Завьялов Е.Л., Локтев В.Б., Кочнева Г.В. Таргетная терапия глиобластомы человека с использованием онколитического потенциала парвовируса и аттенуированных штаммов вируса осповакцины. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2019; 37(2):83–91. DOI: 10.17116/molgen20193702183.

7. Kochneva G.V., Grazhdantseva A.A., Sivolobova G.F., Tkacheva A.V., Shvalov A.N., Unusova A.Yu., Ryabchikova E.I., Netesov S.V. Model of artificial metastasis of human epidermoid carcinoma A431 in nude mice for the examination of oncolytic activity of the vaccinia virus. Russ. J. Genet. Appl. Res. 2016; 6(4):469–76. DOI: 10.1134/S2079059716040109.

8. Полтавченко А.Г., Ерш А.В., Таранов О.С., Якубицкий С.Н., Филатов П.В. Быстрый иммунохимический метод выявления ортопоксвирусов (Orthopoxvirus, Chordopoxvirinae, Poxviridae). Вопросы вирусологии. 2019; 64(6):291–7. DOI: 10.36233/0507-4088-2019-64-6-291-297.

9. Srivastava R., Roy S., Coulon P.-G., Vahed H., Prakash S., Dhanushkodi N., Kim G.J., Fouladi M.A., Campo J., Teng A.A., Liang X., Schaefer H., BenMohamed L. Therapeutic mucosal vaccination of herpes simplex virus 2-infected guinea pigs with ribonucleotide reductase 2 (RR2) protein boosts antiviral neutralizing antibodies and local tissue-resident CD4+ and CD8+ TRM cells associated with protection against recurrent genital herpes. J. Virol. 2019; 93(9):e02309-18. DOI: 10.1128/JVI.02309-18.

10. Reguzova A., Antonets D., Karpenko L., Ilyichev A., Maksyutov R., Bazhan S. Design and evaluation of optimized artificial HIV-1 poly-T cell-epitope immunogens. PLoS One. 2015; 10(3):e0116412. DOI: 10.1371/journal.pone.0116412.

11. Gilchuk I., Gilchuk P., Sapparapu G., Lampley R., Singh V., Kose N., Blum D.L., Hughes L.J., Satheshkumar P.S., Townsend M.B., Kondas A.V., Reed Z., Weiner Z., Olson V.A., Hammarlund E., Raue H.-P., Slifka M.K., Slaughter J.C., Graham B.S., Edwards K.M., Eisenberg R.J., Cohen G.H., Joyce S., Crowe J.R. Jr. Crossneutralizing and protective human antibody specificities to poxvirus infections. Cell. 2016; 167(3):684–694.e9. DOI: 10.1016/j.cell.2016.09.049.