Создание кандидатной вакцины против клещевого энцефалита на основе гибридного рекомбинантного flagG-protE-белка

В настоящей работе описаны конструирование гена,  кодирующего гибридный белок flagG­protE, синтез и очистка полученного рекомбинантного белка, а также исследование его антигенных характеристик на панели моноклональных антител (МКА). Рекомбинантный белок flagG­protE является перспективной молекулой для создания кандидатной рекомбинантной вакцины против клещевого энцефалита благодаря способности к связыванию с МКА против природного белка Е вируса клещевого энцефалита. Проведено исследование антигенных детерминант двух рекомбинантных бел ­ ков protE и flagG­protE с помощью панели из восьми МКА. Рекомбинантный белок protE представлен белком оболочки вируса клещевого энцефалита, в рекомбинантном белке flagG­protE к нему добавлен домен flagG, кодирующий флагеллин G Salmonella typhi. Установлено, что изучаемые МКА связывались с эпитопами ре ­ комбинантного белка protE. Это свидетельствует о том, что исследуемый рекомбинантный белок имеет антигенную структуру, схожую с антигенной структурой нативного белка Е вируса клещевого энцефалита. При исследовании рекомбинантного белка flagG­protE по способности к связыванию с панелью из восьми МКА только пять из них были способны связываться с эпитопами рассматриваемого белка. МКА 4F6, 7F10 и 6B9 не узнавали соответствующий эпитоп рекомбинантного белка flagG­protE, тогда как в рекомбинантном белке protE эти эпитопы выявлялись успешно. Полученные данные свидетельствуют о том, что антигенная структура рекомбинантного protE­белка может быть изменена под влиянием флагеллинового домена, что, в свою очередь, может привести к недоступности некоторых антигенных детерминант. Это обстоятельство необходимо учитывать при конструировании рекомбинантных антигенов. Тем не менее принципиально важные районы в области пептида слияния и домена III оказались доступны для антител. Это должно обеспечить формирование нейтрализующих антител, а на личие полной аминокислотной последовательности белка Е в составе рекомбинантного белка будет индуцировать формирование Т­клеточного иммунного ответа. Появление нового поколения вакцин против клещевого энцефалита с более высоким уровнем безопасности и иммуногенности позволит усовершенствовать вакцинопрофилактику населения от клещевого  энцефалита.

флагеллин G, белок оболочки, адъювант, ВКЭ, иммуногенность, вакцина

1. Amicizia D., Domnich A., Panatto D., Lai P.L., Cristina M.L., Avio U., Gasparini R. Epidemiology of tick-borne encephalitis (TBE) in Europe and its prevention by available vaccines. Hum. Vaccin. Immunother. 2013;9(5):1163-1171. DOI 10.4161/hv.23802.

2. Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 1976;72:248-254. DOI 10.1016/0003-2697(76)90527-3.

3. Charrel R.N., Attoui H., Butenko A.M., Clegg J.C., Deubel V., Frolova T.V., Gould E.A., Gritsun T.S., Heinz F.X., Labuda M., Lashkevich V.A., Loktev V., Lundkvist A., Lvov D.V., Mandl C.W., Niedrig M., Papa A., Petrov V.S., Plyusnin A., Randolph S., Süss J., Zlobin V.I., de Lamballerie X. Tick-borne virus diseases of human interest in Europe. Clin. Microbiol. Infect. 2004;10:1040-1055. DOI 10.1111/j.1469-0691.2004.01022.x.

4. Engler C., Kandzia R., Marillonnet S.A. One pot, one step, precision cloning method with high throughput capability. PLoS ONE. 2008; 3(11):e3647. DOI 10.1371/journal.pone.0003647.

5. Ershova A.S., Gra O.A., Lyaschuk A.M., Grunina T.M., Tkachuk A.P., Bartov M.S., Savina D.M., Sergienko O.V., Galushkina Z.M., Gudov V.P., Kozlovskaya L.I., Kholodilov I.S., Gmyl L.V., Karganova G.G., Lunin V.G., Karyagina A.S., Gintsburg A.L. Recombinant domains III of Tick-Borne Encephalitis Virus envelope protein in combination with dextran and CpGs induce immune response and partial protectiveness against TBE virus infection in mice. BMC Infect. Dis. 2016;16(1):544. DOI 10.1186/s12879-016-1884-5.

6. Gaidamovich S.Ya., Loktev V.B., Lavrova N.A., Maksyutov A.Z., Mel’nikova E.E., Pereboev A.V., Protopopova E.V., Razumov I.A., Sveshnikova N.A., Khusainova A.D. Monoclonal antibodies crossreacting with the tick-borne encephalitis virus and with the Venezuelan equine encephalomyelitis virus. Voprosy virusologii = Problems of Virology. 1990;35(3):221-225. (in Russian)

7. Girard A., Saron W., Bergeron-Sandoval L.P., Sarhan F., Archambault D. Flagellin produced in plants is a potent adjuvant for oral immunization. Vaccine. 2011;29(38):6695-6703. DOI 10.1016/j.vaccine.2011.06.092.

8. Glover D.M. DNA Cloning. A Practical Approach, vols. 1, 2. Oxford: IRL Press Publ., 1985. [Russ. ed.: Glover D.M., Klonirovanie DNK. Metody. Moscow: Mir Publ., 1988. (in Russian)].

9. Glushkova L.I., Korabel’nikov I.V., Egorova Iu.I. Occurrence of Ixodes persulcatus P. Sch. in the southern and central Republic of Komi. Meditsinskaya parazitologiya i parazitarnye bolezni = Medical Parasitology and Parasitical Diseases. 2011;3:48-50. (in Russian)

10. Gosudarstvennyy doklad “O sostoyanii sanitarno-epidemiologiches- kogo blagopoluchiya naseleniya v Sverdlovskoy oblasti v 2016 godu” [State report “On the state of the sanitary and epidemiological welfare of the population in the Sverdlovsk oblast in 2016”]. Yekaterinburg, 2017. (www.66.rospotrebnadzor.ru). (in Russian)

11. Grard G., Moureau G., Charrel R.N., Lemasson J.J., Gonzalez J.P., Gallian P., Gritsun T.S., Holmes E.C., Gould E.A., de Lamballerie X. Genetic characterization of tick-borne flaviviruses: new insights into evolution, pathogenetic determinants and taxonomy. Virology. 2007; 361(1):80-92. DOI 10.1016/j.virol.2006.09.015.

12. Gritsun T.S., Lashkevich V.A., Gould E.A. Tick-borne encephalitis. Antiviral Res. 2003;57:129-146. DOI 10.1016/S0166-3542(02)00206-1.

13. Heinz F.X., Stiasny K. Flaviviruses and their antigenic structure. J. Clin. Virol. 2012;55(4):289-295. Epub 2012; Sep 21. DOI 10.1016/j. jcv.2012.08.024.

14. Heinz F.X., Stiasny K., Holzmann H., Grgic-Vitek M., Kriz B., Essl A., Kundi M. Vaccination and tick-borne encephalitis, central Europe. Emerg. Infect. Dis. 2013;19(1):69-76. DOI 10.3201/eid1901.120458.

15. Korenberg E.I., Kovalevskii Y.V. Main features of tick-borne encephalitis eco-epidemiology in Russia. Zentralblatt Bakteriol. 1999; 289(5-7):525-539. DOI 10.1016/S0934-8840(99)80006-1.

16. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970;227:680-685.

17. Leonova G.N., Ternovoi V.A., Pavlenko E.V., Maistrovskaya O.S., Protopopova E.V., Loktev V.B. Evaluation of vaccine Encepur® Adult for induction human neutralizing antibodies against recent Far Eastern subtype strains of tick-borne encephalitis virus. Vaccine. 2007;25(5):895-901. DOI 10.1016/j.vaccine.2006.09.014.

18. Loktev V.B. Taxonomy of flaviviruses and their genetic diversity. Infektsii, peredavaemye kleshchami v Sibirskom regione. (Red. Vlasova V.V., Repina V.E.) [Vlasova V.V., Repina V.E. (Eds). Infections Transmitted by Ticks in the Siberian Region]. Novosibirsk: SB RAS Publ., 2011;257-279. (in Russian)

19. Mandl C.W., Guirakhoo F., Holzmann H., Heinz F.X., Kunz Ch. Identification of dengue sequences by genomic amplification: rapid diagnosis of dengue virus serotypes in peripheral blood. J. Virol. 1988; 63:564-571. DOI 10.1016/0166-0934(90)90042-E.

20. McDonald W.F., Huleatt J.W., Foellmer H.G., Hewitt D., Tang J., Desai P., Price A., Jacobs A., Takahashi V.N., Huang Y., Nakaar V., Alexopoulou L., Fikrig E., Powell T.J. A West Nile virus recombinant protein vaccine that coactivates innate and adaptive immunity. J. Infect. Dis. 2007;195(11):1607-1617.

21. Mikryukova T.P., Chausov E.V., Konovalova S.N., Kononova Yu.V., Protopopova E.V., Kartashov M.Yu., Ternovoy V.A., Glushkova L.I., Korabel’nikov I.V., Egorova Yu.I., Loktev V.B. Genetic diversity of the tick-borne encephalitis virus in Ixodes persulcatus ticks in northeastern European Russia. Parazitologiya = Parasitology. 2014;48(2):131-149. (in Russian)

22. Mizel S.B., Bates J.T. Flagellin as an adjuvant: cellular mechanisms and potential. J. Immunol. 2010;185(10):5677-5682. DOI 10.4049/jimmunol.1002156.

23. Morozova O.V., Bakhvalova V.N., Matveyev L.E., Shevtsova A.S., Isaeva E.I., Zlobin V.I., Protopopova E.V., Seligman S. Antigenic and immunogenic properties of multiple antigenic peptides including the flavivirus fusion peptide. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2009;6(49):44-50. (in Russian)

24. Morozova O.V., Bakhvalova V.N., Potapova O.F., Grishechkin A.E., Isaeva E.I., Aldarov K.V., Klinov D.V., Vorovich M.F. Evaluation of immune response and protective effect of four vaccines against the tick-borne encephalitis virus. Vaccine. 2014;32(25):3101-3106. DOI 10.1016/j.vaccine.2014.02.046.

25. Protopopova E.V., Khusainova A.D., Konovalova S.N., Loktev V.B. Preparation and study of properties of anti-idiotypic antibodies, carrying hemagglutinating paratopes of tick-borne encephalitis virus on their surface. Voprosy virusologii = Problems of Virology. 1996; 41(2):50-53. (in Russian)

26. Razumov I.A., Agapov E.V., Pereboyev A.V., Protopopova E.V., Lebedeva S.D., Loktev V.B. Antigenic structure of the Venezuelan equine encephalomyelitis E2 glycoprotein as analyzed with rat monoclonal antibodies. Voprosy virusologii = Problems of Virology. 1991;36(1): 34-37. (in Russian)

27. Romanova L.Yu., Gmyl’ L.V., Loktev V.B., Protopopova E.V., Dzhivanyan T.I., Lashkevich V.A., Karganova G.G. Change in the antigenic structure of surface glycoprotein E of tick-borne encephalitis virus during its adaptation to ticks and mammals. Voprosy virusologii = Problems of Virology. 2006;51(6):31-34. (in Russian)

28. Skountzou I., Martin M.P., Wang B., Ye L., Koutsonanos D., Weldon W., Jacob J., Compans R.W. Salmonella flagellins are potent adjuvants for intranasally administered whole inactivated influenza vaccine. Vaccine. 2010;28(24):4103-4112. DOI 10.1016/j.vaccine.2009.07.058.

29. Taylor D., Treanor J., Strout C., Johnson C., Fitzgerald T., Kavita U., Ozer K., Tussey L., Shaw A. Induction of a potent immune response in the elderly using the TLR-5 agonist, flagellin, with a recombinant hemagglutinin influenza-flagellin fusion vaccine (VAX125, STF2. HA1 SI). Vaccine. 2011;29:4897-4902. DOI 10.1016/j.vaccine.2011.05.001.

30. Tokarevich N.K., Tronin A.A., Blinova O.V., Buzinov R.V., Boltenkov V.P., Yurasova E.D., Nurse J. The impact of climate change on the expansion of Ixodes persulcatus habitat and the incidence of tick-borne encephalitis in the north of European Russia. Glob. Health Action. 2011;4:8448.

31. Yoshii K., Song J.Y., Park S.B., Yang J., Schmitt H.J. Tick-borne encephalitis in Japan, Republic of Korea and China. Emerg. Microbes Infect. 2017;6(9):e82. DOI 10.1038/emi.2017.69.

32. Zil’ber L.A. Epidemic spring-summer tick-borne encephalitis. Sovremennaya meditsina = Modern Мedicine. 1939;23:11-15. (in Russian)

33. Zlobin V.I. Tick-borne encephalitis in the Russian Federation: etiology, epidemiology and prevention strategy. Terra Medica. 2010;2:13-21. (in Russian)