Env-псевдовирусы на основе генетического варианта, циркулирующего на территории Сибири

Несмотря на многочисленные усилия мирового соо6щества, остановить пандемию BИЧ/СПИД пока не удается. Что6ы остановить распространение вируса, тре6уются эффективная профилактическая вакцина, а также поиск новых противовирусных агентов. Для того что6ы иметь возможность 6ыстро и адекватно оценивать разра6атываемые вакцинные конструкции, характеризовать BИЧ-специфические антитела и потенциальные лекарственные препараты, нео6ходим надежный метод тестирования. B этом аспекте хорошо зарекомендовал се6я анализ нейтрализации вирусного псевдотипа с использованием панели Env-псевдовирусов разных су6типов BИЧ-1. B настоящее время созданы отдельные панели псевдовирусов основных генетических подтипов BИЧ-1: A, B, С и ряда CRF. Эти панели нео6ходимы для получения стандартизированных на6оров данных, которые могут 6ыть использованы для ранжирования эффективности вакцины и выявления перспективных кандидатов для дальнейшего исследования. На сегодняшний день в европейской части России доминирует су6тип A6 BИЧ-1, а в Си6ири – реком6инантная форма CRF63_02A6, которая о6наруживается 6олее чем в 80 % новых случаев BИЧ-1 в Си6ири. Цель ра6оты состояла в расширении и характеристике коллекции Env-псевдовирусов, полученных на основе реком6инантной формы CRF63_02A6 ВИЧ-1, циркулирующей в регионах Си6ири. В настоящем исследовании получены и охарактеризованы два новых варианта Env-псевдовирусов на основе CRF63_02A6 ВИЧ-1, которые вошли в нашу коллекцию. Коллекция включает 13 Env-псевдовирусов, являющихся CCR5-тропными. Филогенетический анализ полноразмерных нуклеотидных последовательностей гена env подтвердил, что все 13 псевдовирусов кластеризуются с референсными последовательностями реком6инантной формы CRF63_02A6. Env-псевдовирусы 6ыли охарактеризованы с помощью широко нейтрализующих антител (bnAb), нацеленных на разные регионы уязвимости ВИЧ-1, расположенных на поверхности гликопротеиновых комплексов Env. Показано, что Env-псевдовирусы чувствительны к нейтрализации bnAb VRC01 и 10E8; умеренно чувствительны к нейтрализации bnAb PG9 и PGT126; и устойчивы к нейтрализации антителами 2G12 и 2F5. Полученная коллекция – важное дополнение к существующим в мире панелям псевдовирусов против других подтипов ВИЧ-1.

1. Antonova A.A., Kuznetsova A.I., Ozhmegova E.N., Lebedev A.V., Kazennova E.V., Kim K.V., Tumanov A.S., Glinkina L.N., Bobkova M.R. Genetic diversity of HIV-1 at the current stage of the epidemic in the Russian Federation: an increase in the prevalence of recombinant forms. VICH-infektciya i Immunosupressii = HIV Infection and Immunosuppressive Disorders. 2023;15(3):61-72. doi 10.22328/2077-9828-2023-15-3-61-72 (in Russian)

2. Bogacheva N.V., Blednyh N.A., Totmenin A.V., Mirdzhamalova F.O., Sokolov J.V., Gashnikova N.M. Creature a collection of up-to-date HIV-1 isolates including major Russian genetic variants of virus. VICH-infektciya i Immunosupressii = HIV Infection and Immunosuppressive Disorders. 2017;9(1):65-76. doi 10.22328/2077-9828-2017-9-1-65-76 (in Russian)

3. Chang A.Y., Chau V., Landas J.A., Pang Y. Preparation of calcium competent Escherichia coli and heat-shock transformation. JEMI Methods. 2017;1:22-25

4. deCamp A., Hraber P., Bailer R.T., Seaman M.S., Ochsenbauer C., Kappes J., Gottardo R., Edlefsen P., Self S., Tang H., Greene K., Gao H., Daniell X., Sarzotti-Kelsoe M., Gorny M.K., Zolla-Pazner S., LaBranche C.C., Mascola J.R., Korber B.T., Montefiori D.C. Global panel of HIV-1 Env reference strains for standardized assessments of vaccine-elicited neutralizing antibodies. J Virol. 2014; 88(5):2489-2507. doi 10.1128/JVI.02853-13

5. Doores K.J., Burton D.R. Variable loop glycan dependency of the broad and potent HIV-1-neutralizing antibodies PG9 and PG16. J Virol. 2010;84(20):10510-10521. doi 10.1128/JVI.00552-10

6. Hraber P., Rademeyer C., Williamson C., Seaman M.S., Gottardo R., Tang H., Greene K., Gao H., LaBranche C., Mascola J.R., Morris L., Montefiori D.C., Korber B. Panels of HIV-1 subtype C Env reference strains for standardized neutralization assessments. J Virol. 2017;91(19):e00991-17. doi 10.1128/JVI.00991-17

7. Huang J., Ofek G., Laub L., Louder M.K., Doria-Rose N.A., Longo N.S., Imamichi H., … Wyatt R., Haynes B.F., Kwong P.D., Mascola J.R., Connors M. Broad and potent neutralization of HIV-1 by a gp41-specific human antibody. Nature. 2012;491(7424):406-412. doi 10.1038/nature11544

8. Krumm S.A., Mohammed H., Le K.M., Crispin M., Wrin T., Poignard P., Doores K.J. Mechanisms of escape from the PGT128 family of anti-HIV broadly neutralizing antibodies. Retrovirology. 2016; 13:8. doi 10.1186/s12977-016-0241-5

9. Kuznetsova A.I., Munchak Ia.M., Lebedev A.V., Tumanov A.S., Kim K.V., Antonova A.A., Ozhmegova E.N., Pronin A.Yu., Drobyshevskaya E.V., Kazennova E.V., Bobkova M.R. Genetic diversity of capsid protein (p24) in human immunodeficiency virus type-1 (HIV-1) variants circulating in the Russian Federation. Voprosy Virusologii = Problems of Virology. 2023;68(1):66-78. doi 10.36233/0507-4088-161 (in Russian)

10. Levy Y. DNA and protein HIV vaccines: how should we mix it? Lancet HIV. 2024;11(5):e274-e275. doi 10.1016/S2352-3018(24)00092-4

11. Li M., Gao F., Mascola J.R., Stamatatos L., Polonis V.R., Koutsoukos M., Voss G., Goepfert P., Gilbert P., Greene K.M., Bilska M., Kothe D.L., Salazar-Gonzalez J.F., Wei X., Decker J.M., Hahn B.H., Montefiori D.C. Human immunodeficiency virus type 1 env clones from acute and early subtype B infections for standardized assessments of vaccine-elicited neutralizing antibodies. J Virol. 2005; 79(16):10108-10125. doi 10.1128/JVI.79.16.10108-10125.2005

12. Maksimenko L.V., Totmenin A.V., Gashnikova M.P., Astakhova E.M., Skudarnov S.E., Ostapova T.S., Yaschenko S.V., Meshkov I.O., Bocharov E.F., Maksyutov R.А., Gashnikova N.M. Genetic diversity of HIV-1 in Krasnoyarsk Krai: area with high levels of HIV-1 recombination in Russia. BioMed Res Int. 2020;2020:9057541. doi 10.1155/2020/9057541

13. Nair M., Gettins L., Fuller M., Kirtley S., Hemelaar J. Global and regional genetic diversity of HIV-1 in 2010-21: systematic review and analysis of prevalence. Lancet Microbe. 2024;5(11):100912. doi 10.1016/S2666-5247(24)00151-4

14. Rashid A., Li K., Feng Y., Ahmad T., Getaneh Y., Yu Y., Hu X., Abidi S.H., Shao Y. HIV-1 genetic diversity a challenge for AIDS vaccine development: a retrospective bibliometric analysis. Hum Vaccin Immunother. 2022;18(1):2014733. doi 10.1080/21645515.2021.2014733

15. Revilla A., Delgado E., Christian E.C., Dalrymple J., Vega Y., Carrera C., González-Galeano M., … Pérez-Álvarez L., Nájera R., Montefiori D.C., Seaman M.S., Thomson M.M. Construction and phenotypic characterization of HIV type 1 functional envelope clones of subtypes G and F. AIDS Res Hum Retroviruses. 2011;27(8):889-901. doi 10.1089/AID.2010.0177

16. Rudometova N.B., Shcherbakova N.S., Shcherbakov D.N., Mishenova E.V., Delgado E., Ilyichev A.A., Karpenko L.I., Thomson M.M. Genetic diversity and drug resistance mutations in reverse transcriptase and protease genes of HIV-1 isolates from Southwestern Siberia. AIDS Res Hum Retroviruses. 2021;37(9):716-723. doi 10.1089/AID.2020.0225

17. Rudometova N.B., Shcherbakov D.N., Rudometov A.P., Ilyi chev A.A., Karpenko L.I. Model systems of human immunodeficiency virus (HIV-1) for in vitro efficacy assessment of candidate vaccines and drugs against HIV-1. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov J Genet Breed. 2022a;26(2):214-221. doi 10.18699/VJGB22-26

18. Rudometova N.B., Shcherbakova N.S., Shcherbakov D.N., Taranov O.S., Zaitsev B.N., Karpenko L.I. Construction and characterization of HIV-1 env-pseudoviruses of the recombinant form CRF63_02A and subtype A6. Bull Exp Biol Med. 2022b;172(6):729-733. doi 10.1007/s10517-022-05466-7

19. Sanders R.W., Venturi M., Schiffner L., Kalyanaraman R., Katinger H., Lloyd K.O., Kwong P.D., Moore J.P. The mannose-dependent epitope for neutralizing antibody 2G12 on human immunodeficiency virus type 1 glycoprotein gp120. J Virol. 2002;76(14):7293-7305. doi 10.1128/jvi.76.14.7293-7305.2002

20. Sivay M.V., Maksimenko L.V., Osipova I.P., Nefedova A.A., Gashnikova M.P., Zyryanova D.P., Ekushov V.E., Totmenin A.V., Nalimova T.M., Ivlev V.V., Kapustin D.V., Pozdnyakova L.L., Skudarnov S.E., Ostapova T.S., Yaschenko S.V., Nazarova O.I., Chernov A.S., Ismailova T.N., Maksutov R.A., Gashnikova N.M. Spatiotemporal dynamics of HIV-1 CRF63_02A6 sub-epidemic. Front Microbiol. 2022;13:946787. doi 10.3389/fmicb.2022.946787

21. Stefic K., Bouvin-Pley M., Essat A., Visdeloup C., Moreau A., Goujard C., Chaix M.L., Braibant M., Meyer L., Barin F. Sensitivity to broadly neutralizing antibodies of recently transmitted HIV-1 clade CRF02_AG viruses with a focus on evolution over time. J Virol. 2019;93(2):e01492-18. doi 10.1128/JVI.01492-18

22. Thavarajah J.J., Hønge B.L., Wejse C.M. The use of broadly neutralizing antibodies (bNAbs) in HIV-1 treatment and prevention. Viruses. 2024;16(6):911. doi 10.3390/v16060911

23. Trkola A., Moore P.L. Vaccinating people living with HIV: a fast track to preventive and therapeutic HIV vaccines. Lancet Infect Dis. 2024; 24(4):e252-e255. doi 10.1016/S1473-3099(23)00481-4

24. Walsh S.R., Seaman M.S. Broadly neutralizing antibodies for HIV-1 prevention. Front Immunol. 2021;12:712122. doi 10.3389/fimmu.2021.712122

25. Wang H., Yuan T., Li T., Li Y., Qian F., Zhu C., Liang S., Hoffmann D., Dittmer U., Sun B., Yang R. Evaluation of susceptibility of HIV-1 CRF01_AE variants to neutralization by a panel of broadly neutralizing antibodies. Arch Virol. 2018;163(12):3303-3315. doi 10.1007/s00705-018-4011-7

26. Wieczorek L., Sanders-Buell E., Zemil M., Lewitus E., Kavusak E., Heller J., Molnar S., … Ake J., Krebs S.J., Peel S., Tovanabutra S., Polonis V.R. Evolution of HIV-1 envelope towards reduced neutralization sensitivity, as demonstrated by contemporary HIV-1 subtype B from the United States. PLoS Pathog. 2023;19(12):e1011780. doi 10.1371/journal.ppat.1011780

27. Wieczorek L., Chang D., Sanders-Buell E., Zemil M., Martinez E., Schoen J., Chenine A.L., … Michael N.L., Crowell T.A., Ake J.A., Tovanabutra S., Polonis V.R. Differences in neutralizing antibody sensitivities and envelope characteristics indicate distinct antigenic properties of Nigerian HIV-1 subtype G and CRF02_AG. Virol J. 2024;21(1):148. doi 10.1186/s12985-024-02394-y

28. Wu X., Yang Z.Y., Li Y., Hogerkorp C.M., Schief W.R., Seaman M.S., Zhou T., … Kwong P.D., Roederer M., Wyatt R.T., Nabel G.J., Mascola J.R. Rational design of envelope identifies broadly neutralizing human monoclonal antibodies to HIV-1. Science. 2010;329(5993): 856-861. doi 10.1126/science.1187659