Рекомбинантный аналог домена III оболочечного гликопротеина вируса клещевого энцефалита и его применение для дифференциальной диагностики флавивирусных инфекций

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Sips G.J., Wilschut J., Smit J.M. Neuroinvasive flavivirus infections. Rev. Med. Virol. 2012; 22(2):69–87. DOI: 10.1002/rmv.712.

5. 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).

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование. М.: Мир; 1984. 479 с.

23. 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.

24. 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.

25. 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.

26. 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.

27. 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.

28. 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.