Бактериальные вакцины с регулируемой отсроченной аттенуацией
https://doi.org/10.21055/0370-1069-2024-1-59-66
Аннотация
На протяжении чуть более 200 лет с момента открытия Э. Дженнера вакцинация продолжает оставаться ведущей стратегией эффективной защиты от инфекционных болезней, однако выпускаемые в настоящее время коммерческие живые аттенуированные и инактивированные вакцины обладают целым рядом серьезных недостатков. Бактериальные штаммы в живых вакцинах должны быть полностью аттенуированы, сохраняя при этом высокую степень иммуногенности. Однако большинство используемых в настоящее время способов аттенуации делают потенциальные вакцинные штаммы более восприимчивыми к воздействию защитных механизмов хозяина, снижая способность сохраняться в организме вакцинируемого индивидуума в количествах и в течение сроков, достаточных для формирования длительного и напряженного иммунитета. Инактивация же микроорганизмов с помощью различных химических реагентов и/или физических факторов, лежащая в основе получения убитых вакцин, может с высокой долей вероятности нарушить нативную конформацию эпитопов антигенов, расположенных на поверхности бактериальной клетки, что ведет к снижению иммуногенности. В обзоре рассмотрена перспективная биотехнологическая платформа для разработки вакцин на основе методологии регулируемой отсроченной экспрессии и репрессии генов, разработанная для решения указанных выше противоречий.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 23-15-00132.
Об авторах
М. Е. Платонов
ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии»
Россия
Россия
Н. А. Липатникова
ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии»
Россия
Россия
Липатникова Надежда Алексеевна,
142279, Московская обл., п. Оболенск
С. В. Дентовская
ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии»
Россия
Россия
142279, Московская обл., п. Оболенск
А. П. Анисимов
ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии»
Россия
Россия
142279, Московская обл., п. Оболенск
Список литературы
1. Маркова Ю.А., Беловежец Л.А., Алексеенко А.Л. Вариабельность ферментативного аппарата энтеробактерий в зависимости от температуры культивирования. Известия Иркутского государственного университета. Серия «Биология. Экология». 2008; 1(1):18–21.
2. Рыжкова (Иордан) Е.П. Альтернативные ферменты как особая стратегия адаптаций у прокариот (обзор). Прикладная биохимия и микробиология. 2017; 53(5):435–48. DOI: 10.7868/S0555109917050142.
3. Kotsias F., Cebrian I., Alloatti A. Antigen processing and presentation. Int. Rev. Cell Mol. Biol. 2019; 348:69–121. DOI: 10.1016/bs.ircmb.2019.07.005.
4. Curtiss R. 3rd, Wanda S.Y., Gunn B.M., Zhang X., Tinge S.A., Ananthnarayan V., Mo H., Wang S., Kong W. Salmonella enterica serovar Typhimurium strains with regulated delayed attenuation in vivo. Infect. Immun. 2009; 77(3):1071–82. DOI: 10.1128/IAI.00693-08.
5. Curtiss R. 3rd, Zhang X., Wanda S.Y., Kang H.Y., Konjufca V., Li Y., Gunn B., Wang S., Scarpellini G., Lee I.S. Induction of host immune responses using Salmonella-vectored vaccines. In: Brogden K.A., Minion F.C., Cornick N.A., Stanton T.B., Zhang Q., Nolan L.K., Wannemuehler M.J., editors. Virulence Mechanisms of Bacterial Pathogens. 4th ed. Washington D.C.: ASM Press; 2007. P. 297–313. DOI: 10.1128/9781555815851.
6. Raetz C.R.H., Whitfield C. Lipopolysaccharide endotoxins. Annu. Rev. Biochem. 2002; 71:635–700. DOI: 10.1146/annurev.biochem.71.110601.135414.
7. Kong Q., Yang J., Liu Q., Alamuri P., Roland K.L., Curtiss R. 3rd. Effect of deletion of genes involved in lipopolysaccharide core and O-antigen synthesis on virulence and immunogenicity of Salmonella enterica serovar Typhimurium. Infect. Immun. 2011; 79(10):4227–39. DOI: 10.1128/IAI.05398-11.
8. Hoare A., Bittner M., Carter J., Alvarez S., Zaldívar M., Bravo D., Valvano M.A., Contreras I. The outer core lipopolysaccharide of Salmonella enterica serovar Typhi is required for bacterial entry into epithelial cells. Infect. Immun. 2006; 74(3):1555–64. DOI: 10.1128/IAI.74.3.1555-1564.2006.
9. Mäkelä P.H., Stocker B.A. How genes determine the structure of the Salmonella lipopolysaccharide. J. Gen. Microbiol. 1969; 57(3):vi. 10. Collins L.V., Attridge S., Hackett J. Mutations at rfc or pmi attenuate Salmonella Typhimurium virulence for mice. Infect. Immun. 1991; 59(3):1079–85. DOI: 10.1128/iai.59.3.1079-1085.1991.
10. Huang T., Gu D., Guo Y., Li A., Kang X., Jiao X., Pan Z. Salmonella Enteritidis GalE protein inhibits LPS-induced NLRP3 inflammasome activation. Microorganisms. 2022; 10(5):911. DOI: 10.3390/microorganisms10050911.
11. Su H., Liu Q., Wang S., Curtiss R. 3rd, Kong Q. Regulated delayed Shigella flexneri 2a O-antigen synthesis in live recombinant Salmonella enterica serovar Typhimurium induces comparable levels of protective immune responses with constitutive antigen synthesis system. Theranostics. 2019; 9(12):3565–79. DOI: 10.7150/thno.33046.
12. Szalo I.M., Taminiau B., Mainil J. Escherichia coli lipopolysaccharide: structure, biosynthesis and roles. Ann. Med. Vet. 2006; 150(2):108–24.
13. Cardoso P.G., Macedo G.C., Azevedo V., Oliveira S.C. Brucella spp. noncanonical LPS: structure, biosynthesis, and interaction with host immune system. Microb. Cell Fact. 2006; 5:13. DOI: 10.1186/1475-2859-5-13.
14. Chatterjee S.N., Chaudhuri K. Lipopolysaccharides of Vibrio cholerae. I. Physical and chemical characterization. Biochim. Biophys. Acta. 2003; 1639(2):65–79. DOI: 10.1016/j.bbadis.2003.08.004.
15. Книрель Ю.А., Анисимов А.П. Липополисахарид чумного микроба Yersinia pestis: структура, генетика, биологические свойства. Acta Naturae. 2012; 4(3):49–61.
16. Ray A., Redhead K., Selkirk S., Poole S. Variability in LPS composition, antigenicity and reactogenicity of phase variants of Bordetella pertussis. FEMS Microbiol. Lett. 1991; 63(2-3):211–17. DOI: 10.1016/0378-1097(91)90088-r.
17. Curtiss R. 3rd, Wanda S.Y., Gunn B.M., Zhang X., Tinge S.A., Ananthnarayan V., Mo H., Wang S., Kong W. Salmonella enterica serovar Typhimurium strains with regulated delayed attenuation in vivo. Infect. Immun. 2009; 77(3):1071–82. DOI: 10.1128/IAI.00693-08.
18. Sun W., Roland K.L., Kuang X., Branger C.G., Curtiss R. 3rd. Yersinia pestis with regulated delayed attenuation as a vaccine candidate to induce protective immunity against plague. Infect. Immun. 2010; 78(3):1304–13. DOI: 10.1128/IAI.01122-09.
19. 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.
20. Sun W., Six D., Kuang X., Roland K.L., Raetz C.R.H., Curtiss R. 3rd. A live attenuated strain of Yersinia pestis KIM as a vaccine against plague. Vaccine. 2011; 29(16):2986–98. DOI: 10.1016/j.vaccine.2011.01.099.
21. Swain B., Powell C.T., Curtiss R. 3rd. Pathogenicity and immunogenicity of Edwardsiella piscicida ferric uptake regulator (Fur) mutations in zebrafish. Fish Shellfish Immunol. 2020; 107(Pt. B):497–510. DOI: 10.1016/j.fsi.2020.10.029.
22. Kong W., Wanda S.Y., Zhang X., Bollen W., Tinge S.A., Roland K.L., Curtiss R. 3rd. Regulated programmed lysis of recombinant Salmonella in host tissues to release protective antigens and confer biological containment. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2008; 105(27):9361–6. DOI: 10.1073/pnas.0803801105.
23. Juárez-Rodríguez M.D., Yang J., Kader R., Alamuri P., Curtiss R. 3rd, Clark-Curtiss J.E. Live attenuated Salmonella vaccines displaying regulated delayed lysis and delayed antigen synthesis to confer protection against Mycobacterium tuberculosis. Infect. Immun. 2012; 80(2):815–31. DOI: 10.1128/IAI.05526-11.
24. Ji Z., Shang J., Li Y., Wang S., Shi H. Live attenuated Salmonella enterica serovar Choleraesuis vaccine vector displaying regulated delayed attenuation and regulated delayed antigen synthesis to confer protection against Streptococcus suis in mice. Vaccine. 2015; 33(38):4858–67. DOI: 10.1016/j.vaccine.2015.07.063.
25. Jiang Y., Mo H., Willingham C., Wang S., Park J.Y., Kong W., Roland K.L., Curtiss R. 3rd. Protection against necrotic enteritis in broiler chickens by regulated delayed lysis Salmonella vaccines. Avian Dis. 2015; 59(4):475–85. DOI: 10.1637/11094-041715-Reg.
26. Greenberg E.P. Bacterial communication and group behavior. J. Clin. Invest. 2003; 112(9):1288–90. DOI: 10.1172/JCI20099.
27. Silva A.J., Benitez J.A., Wu J.H. Attenuation of bacterial virulence by quorum sensing-regulated lysis. J. Biotechnol. 2010; 150(1):22–30. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2010.07.025.
28. Iwanaga M., Yamamoto K. New medium for the production of cholera toxin by Vibrio cholerae O1 biotype El Tor. J. Clin. Microbiol. 1985; 22(3):405–8. DOI: 10.1128/jcm.22.3.405-408.1985.
29. Wang S., Li Y., Scarpellini G., Kong W., Shi H., Baek C.H., Gunn B., Wanda S.Y., Roland K.L., Zhang X., Senechal-Willis P., Curtiss R. 3rd. Salmonella vaccine vectors displaying delayed antigen synthesis in vivo to enhance immunogenicity. Infect. Immun. 2010; 78(9):3969–80. DOI: 10.1128/IAI.00444-10.
30. Iannino F., Uriza P.J., Duarte C.M., Pepe M.V., Roset M.S., Briones G. Development of a Salmonella-based oral vaccine to control intestinal colonization of Shiga-toxin-producing Escherichia coli (STEC) in animals. Vaccine. 2022; 40(8):1065–73. DOI: 10.1016/j.vaccine.2022.01.032.
Рецензия
Для цитирования:
Платонов М.Е., Липатникова Н.А., Дентовская С.В., Анисимов А.П. Бактериальные вакцины с регулируемой отсроченной аттенуацией. Проблемы особо опасных инфекций. 2024;(1):59-66. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2024-1-59-66
For citation:
Platonov M.E., Lipatnikova N.A., Dentovskaya S.V., Anisimov A.P. Bacterial Vaccines with Regulated Delayed Attenuation. Problems of Particularly Dangerous Infections. 2024;(1):59-66. (In Russ.) https://doi.org/10.21055/0370-1069-2024-1-59-66
Просмотров:
397
Послать статью по эл. почте 