mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-2016-5-417-424mimmun-1065Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТЕКТИВНОЙ АКТИВНОСТИ КАНДИДАТНОЙ ВАКЦИНЫ ПРОТИВ РОТАВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ НА ОСНОВЕ РЕКОМБИНАНТНОГО БЕЛКА FliCVP6VP8PROTECTIVE ACTIVITY STUDY OF A CANDIDATE VACCINE AGAINST ROTAVIRUS INFECTION BASED ON RECOMBINANT PROTEIN FliCVP6VP8ДуховлиновИ. В.DukhovlinovI. V.

к.б.н., начальник лаборатории генетической инженерии вакцин,

197110, Санкт-Петербург, ул. Пудожская, 7

PhD (Biology), Head, Laboratory for Genetically Engineered Vaccines,

197110, St. Petersburg, Pudozhskaya str., 7

dukhovlinov@gmail.comБогомоловаЕ. Г.BogomolovaE. G.

младший научный сотрудник лаборатории генетической инженерии вакцин,

Санкт-Петербург

Junior Research Associate, Laboratory for Genetically Engineered Vaccines,

St. Petersburg

ФедороваЕ. А.FedorovaE. A.

научный сотрудник лаборатории генетической инженерии вакцин,

Санкт-Петербург

Research Associate, Laboratory for Genetically Engineered Vaccines,

St. Petersburg

СимбирцевА. С.SimbirtsevA. S.

д.м.н., профессор, директор,

Санкт-Петербург

PhD, MD (Medicine), Professor, Director,

St. Petersburg

ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов» ФМБА РоссииРоссияState Research Institute of Highly Pure Biopreparations, Federal Agency for Medicine and BiologyRussian Federation201624082016185417424Copyright © Духовлинов И.В., Богомолова Е.Г., Федорова Е.А., Симбирцев А.С., 20162016Духовлинов И.В., Богомолова Е.Г., Федорова Е.А., Симбирцев А.С.Dukhovlinov I.V., Bogomolova E.G., Fedorova E.A., Simbirtsev A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/1065

Ротавирусы являются одной из ведущих причин возникновения тяжелой диареи, приводящей к дегидратации организма у детей младшего возраста. Большинство детей инфицируется до достижения 5-летнего возраста. В России заболеваемость ротавирусной инфекцией постоянно растет, что объясняется как увеличением числа случаев инфицирования, так и совершенствованием способов диагностики данного заболевания. Иммунитет к ротавирусной инфекции нестойкий, поэтому заболевание может повторяться в течение жизни. Невосприимчивость у переболевших обусловлена формированием не только IgM- и IgG-, но и IgA-специфичных антител. На данный момент на мировом рынке отсутствуют препараты с прямым противоротавирусным действием, ввиду этого самым эффективным способом борьбы с данным заболеванием считается своевременная вакцинация. Существующие в настоящее время вакцины для профилактики ротавирусной инфекции основаны на живых аттенуированных штаммах ротавируса человеческого и/или животного происхождения, которые размножаются в кишечнике человека. Использование вакцин на основе рекомбинантных белков позволяет избежать рисков, связанных с введением вируса в организм, пусть и аттенуированного. В данной работе изучали протективную активность кандидатной вакцины против ротавирусной инфекции. Активный агент кандидатной вакцины – белок FliCVP6VP8 – включает фрагмент белка VP6, фрагмент белка VP8 ротавируса А, а также компоненты флагеллина Salmonella typhimurium FliC в качестве адъюванта, компоненты соединены гибкими мостиками. Целью данного исследования было изучение эффективности кандидатной вакцины против ротавирусной инфекции на основе рекомбинантного FliCVP6VP8 на модели ротавирусной инфекции на лабораторных мышах линии Balb/c. Был показан высокий уровень защиты, возникающий при двукратном внутримышечном введении кандидатной вакцины. Полная защита от мышиного ротавируса EDC после его перорального введения иммунизи- рованным кандидатной вакциной против ротавирусной инфекции животным ассоциировалась с продукцией вирусспецифичных IgA и IgG в кишечнике животных и в сыворотке крови. Эффективность кандидатной вакцины против ротавирусной инфекции на основе рекомбинантного белка FliCVP6VP8 сопоставима с таковой коммерческой вакцины Rotarix® (Glaxo Smith Kline) при большей безопасности кандидатной вакцины, за счет отсутствия живого вируса в ее составе. Таким образом, полученные результаты говорят о целесообразности проведения дальнейших доклинических испытаний кандидатной противоротавирусной вакцины на основе рекомбинантного белка FliCVP6VP8.

Rotavirus infection is among leading causes of severe diarrhea which often leads to severe dehydration, especially, in children under 5 years old. In Russia, the incidence of rotavirus infection is constantly increased, due to higher rates of actual rotavirus infection cases and improved diagnostics of the disease. Immunity to rotavirus is unstable, thus causing repeated infections intra vitam. Anti-infectious resistance in reconvalescents is explained by induction of specific IgM, IgG, and, notably, IgA antibodies. Due to absence of market drugs with direct action against rotavirus, a rational vaccination is considered the most effective way to control the disease. Currently available vaccines for prevention of rotavirus infection are based on live attenuated rotavirus strains, human and/or animal origin, which replicate in human gut. Their implementation may result into different complications. Meanwhile, usage of vaccines based on recombinant proteins is aimed to avoid risks associated with introduction of a complete virus into humans. In this paper, we studied protective activity of candidate vaccines against rotavirus.

In this work we studied protective activity of a candidate vaccine against rotavirus infection based on recombinant FliCVP6VP8 protein which includes VP6 and VP8, as well as components of Salmonella typhimurium flagellin (FliC) as an adjuvant. Different components are joined by flexible bridges. Efficiency of the candidate vaccine was studied in animal model using Balb/c mice. We have shown high level of protection which occurs when the candidate vaccine is administered twice intramuscularly. Complete protection of animals against mouse rotavirus EDC after intramuscular immunization with a candidate vaccine was associated with arising rotavirus-specific IgA and IgG antibodies in serum and intestine of immunized animals. The efficacy of candidate vaccine based on recombinant protein FliCVP6VP8 against rotavirus infection was comparable to that of commercial Rotarix® vaccine (Glaxo Smith Kline), however, with higher safety of the candidate vaccine, due to absence of live virus in its composition. Hence, the results obtained justify further pre-clinical studies of the candidate vaccine based on a recombinant protein.

ротавирусный гастроэнтеритвакцинапротективностьлабораторная модель ротавирусной инфекцииrotavirus gastroenteritisvaccinerecombinant fusion proteinsmouse modelprotective activityReferencesДуховлинов И.В., Богомолова Е.Г., Федорова Е.А. Создание гибридных рекомбинантных белков на основе VP6 и VP8 ротавируса человека группы А // Инфекция и иммунитет, 2014. Т. 4. С. 229-234. [Dukhovlinov I.V., Bogomolova E.G., Fedorova E.A., Simbirtsev A.S. Development of fusion recombinant proteins based on VP6 and VP8 of human rotavirus А. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2014, Vol. 4, no. 3, pp. 229-234. (In Russ.)] http://dx.doi.org/10.15789/2220-7619-2014-3-229-234.Духовлинов И.В., Богомолова Е.Г., Федорова Е.А. Создание гибридных рекомбинантных белков на основе VP6 и VP8 ротавируса человека группы А // Инфекция и иммунитет, 2014. Т. 4. С. 229-234. [Dukhovlinov I.V., Bogomolova E.G., Fedorova E.A., Simbirtsev A.S. Development of fusion recombinant proteins based on VP6 and VP8 of human rotavirus А. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2014, Vol. 4, no. 3, pp. 229-234. (In Russ.)] http://dx.doi.org/10.15789/2220-7619-2014-3-229-234.Bishop R.F., Davidson G.P., Holmes I.H., Ruck B.J.. Virus particles in epithelial cells of duodenal mucosa from children with acute non-bacterial gastroenteritis. Lancet, 1973, Vol. 2, pp. 1281-1283.Bishop R.F., Davidson G.P., Holmes I.H., Ruck B.J.. Virus particles in epithelial cells of duodenal mucosa from children with acute non-bacterial gastroenteritis. Lancet, 1973, Vol. 2, pp. 1281-1283.Schnagl R.D., Holmes I.H. Characteristics of the genome of human infantile enteritis virus (Rotavirus). Journal of Virology, 1976, Vol. 19, no. 1, pp. 267-270.Schnagl R.D., Holmes I.H. Characteristics of the genome of human infantile enteritis virus (Rotavirus). Journal of Virology, 1976, Vol. 19, no. 1, pp. 267-270.Gil M.T., de Souza C.O., Asensi M., Buesa J. Homotypic protection against rotavirus-induced diarrhea in infant mice breast-fed by dams immunized with the recombinant VP8* subunit of the VP4 capsid protein. Viral Immunol., 2000, Vol. 13, no. 2, pp. 187-200.Gil M.T., de Souza C.O., Asensi M., Buesa J. Homotypic protection against rotavirus-induced diarrhea in infant mice breast-fed by dams immunized with the recombinant VP8* subunit of the VP4 capsid protein. Viral Immunol., 2000, Vol. 13, no. 2, pp. 187-200.Balaram P., Kien P.K., Ismail A. Toll-like receptors and cytokines in immune responses to persistent mycobacterial and Salmonella infections. Int. J. Med. Microbiol., 2009, Vol. 299 , no. 3, pp. 177-185.Balaram P., Kien P.K., Ismail A. Toll-like receptors and cytokines in immune responses to persistent mycobacterial and Salmonella infections. Int. J. Med. Microbiol., 2009, Vol. 299 , no. 3, pp. 177-185.Anderson E.J. Time to Begin a New Chapter and Expand Rotavirus Immunization. Clin. Infect. Dis., 2014, Vol. 59, no. 7, pp. 982-986.Anderson E.J. Time to Begin a New Chapter and Expand Rotavirus Immunization. Clin. Infect. Dis., 2014, Vol. 59, no. 7, pp. 982-986.Lee S., Belitsky B.R., Brinker J.P., Kerstein K.O., Brown D.W., Clements J.D., Keusch G.T., Tzipori S., Sonenshein A.L., Herrmann J.E. Development of a Bacillus subtilis-based rotavirus vaccine. Clin. Vaccine Immunol., 2010, Vol. 17, pp. 1647-1655.Lee S., Belitsky B.R., Brinker J.P., Kerstein K.O., Brown D.W., Clements J.D., Keusch G.T., Tzipori S., Sonenshein A.L., Herrmann J.E. Development of a Bacillus subtilis-based rotavirus vaccine. Clin. Vaccine Immunol., 2010, Vol. 17, pp. 1647-1655.Aiyegbo M.S., Sapparapu G., Spiller B.W., Eli I.M., Williams D.R., Kim R., Lee D.E., Liu T., Li S., Woods V.L. Jr. et al. Human rotavirus VP6-specific antibodies mediate intracellular neutralization by binding to a quaternary structure in the transcriptional pore. PLoS One, 2013, Vol. 8, p. 61101.Aiyegbo M.S., Sapparapu G., Spiller B.W., Eli I.M., Williams D.R., Kim R., Lee D.E., Liu T., Li S., Woods V.L. Jr. et al. Human rotavirus VP6-specific antibodies mediate intracellular neutralization by binding to a quaternary structure in the transcriptional pore. PLoS One, 2013, Vol. 8, p. 61101.Lappalainen S., Pastor A.R., Tamminen K., López-Guerrero V., Esquivel-Guadarrama F., Palomares L.A., Vesikari T., Blazevic V. Immune responses elicited against rotavirus middle layer protein VP6 inhibit viral replication in vitro and in vivo. Human Vaccines & Immunotherapeutics, 2014, Vol. 10, no. 7, pp. 2039-2047.Lappalainen S., Pastor A.R., Tamminen K., López-Guerrero V., Esquivel-Guadarrama F., Palomares L.A., Vesikari T., Blazevic V. Immune responses elicited against rotavirus middle layer protein VP6 inhibit viral replication in vitro and in vivo. Human Vaccines & Immunotherapeutics, 2014, Vol. 10, no. 7, pp. 2039-2047.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.