mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-OVV-1594mimmun-1594Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESПолучение вируса осповакцины с повышенной продукцией внеклеточных оболочечных вирионов и направляющим синтезом GM-CSF как перспективной основы для создания противоопухолевых препаратовObtainingvaccinia virus with increased production of extracellular enveloped virions and directing GM-CSF synthesis as a promising basis for development of antitumor drugБауэрТ. В.BauerT. V.

Стажер-исследователь отдела геномных исследований и разработки методов ДНК-диагностики поксвирусов.

Р. п. Кольцово, Новосибирская обл.

Bauer Tatyana Valeryevna - Research Intern.

bauer_tv@vector.nsc.ruТрегубчакТ. В.TregubchakT. V.

Трегубчак Татьяна Владимировна – научный сотрудник.

630559, Новосибирская обл., р. п. Кольцово. Тел.: 8 (383) 363-47-00 (доб. 23-09)

Tregubchak Tatyana V. - Research Associate.

630559, Novosibirsk Region, Koltsovo, Phone: 7(383) 363-47-00 (add. 2309)

tregubchak_tv@vector.nsc.ruЩелкуновС. Н.ShchelkunovS. N.

Щелкунов Сергей Николаевич — доктор биологических наук, профессор, заведующий отделом.

Shchelkunov Sergey Nikolayevich - PhD, MD (Biology), Professor, Head of Department.

snshchel@vector.nsc.ruМаксютовР. А.MaksyutovR. A.

Максютов Ринат Амирович — доктор биологических наук, генеральный директор.

Maksyutov Rinat Amirovich - PhD, MD (Biology), General Director.

Koltsovo, Novosibirsk Region

maksyutov_ra@vector.nsc.ruГавриловаЕ. В.GavrilovaE. V.

Гаврилова Елена Васильевна — кандидат биологических наук, заместитель генерального директора по научной работе.

Р. п. Кольцово, Новосибирская обл.

Gavrilova Elena Vasilievna - PhD (Biology), Director General Deputy for Research.

Koltsovo, Novosibirsk Region

gavrilova_ev@vector.nsc.ruФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии „Вектор“» РоспотребнадзораРоссияState Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”Russian Federation202014042019222371378Copyright © Бауэр Т.В., Трегубчак Т.В., Щелкунов С.Н., Максютов Р.А., Гаврилова Е.В., 20202020Бауэр Т.В., Трегубчак Т.В., Щелкунов С.Н., Максютов Р.А., Гаврилова Е.В.Bauer T.V., Tregubchak T.V., Shchelkunov S.N., Maksyutov R.A., Gavrilova E.V.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/1594

На современном этапе развития науки проблема лечения онкологических заболеваний не теряет своей актуальности. В настоящее время становится все более очевидным, что монотерапия с помощью любого метода лечения не является столь же эффективной, как применение комбинированной терапии. Это обуславливает появление работ, посвященных совершенствованию уже существующих методов лечения и разработке новых, среди которых онколитическая иммунотерапия является одной из наиболее стремительно развивающихся. Благодаря современным методам генетической инженерии, открываются новые возможности использования онколитических вирусов в комбинированной терапии рака, что обусловлено их способностью, помимо прямого цитодеструктивного действия, влиять как на чувствительность опухолевых клеток к терапевтическому воздействию, так и на организм в целом, обеспечивая преодоление механизмов, обеспечивающих иммунорезистентность опухоли. Данная работа посвящена получению рекомбинантного вируса осповакцины, являющегося перспективной основой для создания противопухолевых препаратов. При помощи генно-инженерных методов произведены модификации вирусного генома: в область гена, кодирующего вирусную тимидинкиназу, произведена встройка гена, кодирующего гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор человека, вирусный ген A34R, кодирующий мембанный гликопротеин, заменен на ген A34R с двумя нуклеотидными заменами, приводящими к аминокислотным заменам D110N и K151E и обусловливающими увеличение доли внеклеточных оболочечных вирионов при репродукции вируса. Кроме того, были изучены свойства полученного вируса в экспериментах in vitro: показаны продукция гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора, отсутствие влияния проведенных модификаций вирусного генома на репродуктивные свойства вируса, усиленная способность вируса образовывать внеклеточные оболочечные вирионы.

The problems of oncological disease treatment are considered relevant and timely issues of the current research programs. Since monotherapy is increasingly clear to be less effective than combination therapy, the novel studies seek for advancement of current treatments and development of new ones employing oncolytic immunotherapy being among the most rapidly evolving approaches. Modern genetic engineering techniques enable new applications of oncolytic viruses in the frames of combined cancer therapy. These applications are feasible, due to the abilities of oncolytic viruses to destruct tumor cells, like as by changing susceptibility of cancer cells to anti-tumor drug, and upon the whole body, thus overcoming the mechanisms conferring immunoresistance of tumor cells. In the present work, we have developed a recombinant vaccinia virus which is a promising platform for designing the antitumor drugs. The following modifications of viral genome were made by means of genetic engineering: gene encoding granulocyte-macrophage colony-stimulating factor was inserted into the region of viral thymidine kinase gene; viral A34R gene encoding a membrane glycoprotein, was replaced by A34R gene with two nucleotide substitutions resulting into D110N and K151E mutations which cause increased proportion of extracellular enveloped virions during the virus reproduction. Some properties of the recombinant virus were studied in vitro. The virus was shown to produce granulocyte-macrophage colony stimulating factor, and high numbers of extracellular enveloped virions. The genome modifications had no effect upon viral replication.

вирус осповакцинывнеклеточные оболочечные формы вирусараконколитический вирусиммунотерапиягранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий факторvaccinia virusextracellular envelope formcanceroncolytic virusimmunotherapygranulocyte-macrophage colony-stimulating factorРабота выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 1615-10101)ReferencesAutio K., Knuuttila A., Kipar A., Pesonen S., Guse K., Parviainen S., Rajamaki M., Laitinen-Vapaavuori O., Vaha-Koskela M., Kanerva A., Hemminki A. Safety and biodistribution of a double-deleted oncolytic vaccinia virus encoding CD40 ligand in laboratory Beagles. Mol. Ther. Oncolytics, 2014, Vol. 1, 14002. doi: 10.1038/mto.2014.2.Autio K., Knuuttila A., Kipar A., Pesonen S., Guse K., Parviainen S., Rajamaki M., Laitinen-Vapaavuori O., Vaha-Koskela M., Kanerva A., Hemminki A. Safety and biodistribution of a double-deleted oncolytic vaccinia virus encoding CD40 ligand in laboratory Beagles. Mol. Ther. Oncolytics, 2014, Vol. 1, 14002. doi: 10.1038/mto.2014.2.Blasco R., Sisler J. R., Moss B. Dissociation of progeny vaccinia virus from the cell membrane is regulated by a viral envelope glycoprotein: effect of a point mutation in the lectin homology domain of the A34R gene. Virol., 1993, Vol. 67, no. 6, pp. 3319-3325.Blasco R., Sisler J. R., Moss B. Dissociation of progeny vaccinia virus from the cell membrane is regulated by a viral envelope glycoprotein: effect of a point mutation in the lectin homology domain of the A34R gene. Virol., 1993, Vol. 67, no. 6, pp. 3319-3325.Bourke M.G., Salwa S., Harrington K.J., Kucharczyk M.J., Forde P.F., de Kruijf M., Soden D., Tangney M., Collins J.K., O’Sullivan G.C. The emerging role of viruses in the treatment of solid tumours. Cancer Treat. Rev., 2011, Vol. 37, no. 8, pp. 618-632.Bourke M.G., Salwa S., Harrington K.J., Kucharczyk M.J., Forde P.F., de Kruijf M., Soden D., Tangney M., Collins J.K., O’Sullivan G.C. The emerging role of viruses in the treatment of solid tumours. Cancer Treat. Rev., 2011, Vol. 37, no. 8, pp. 618-632.Buller R.M., Smith G.L., Cremer K., Notkins A.L., Moss B. Decreased virulence of recombinant vaccinia virus expression vectors is associated with a thymidine kinase-negative phenotype. Nature, 1985, Vol. 317, no. 6040, pp. 813-815.Buller R.M., Smith G.L., Cremer K., Notkins A.L., Moss B. Decreased virulence of recombinant vaccinia virus expression vectors is associated with a thymidine kinase-negative phenotype. Nature, 1985, Vol. 317, no. 6040, pp. 813-815.Burnette W.N. “Western blotting”: Electrophoretic transfer of proteins from sodium dodecyl sulpatepolyacrylamide gels to unmodified nitrocellulose and radiographic detection with antibody and radioiodinated protein A. Anal. Biochem., 1981, Vol. 112, no. 2, pp. 195-203.Burnette W.N. “Western blotting”: Electrophoretic transfer of proteins from sodium dodecyl sulpatepolyacrylamide gels to unmodified nitrocellulose and radiographic detection with antibody and radioiodinated protein A. Anal. Biochem., 1981, Vol. 112, no. 2, pp. 195-203.Cush S.S., Reynoso G.V., Kamenyeva O., Bennink J.R., Yewdell J.W., Hickman H.D. Locally produced IL-10 limits cutaneous vaccinia virus spread. PLoS Pathog., 2016, Vol. 12. no. 3, e1005493. doi: 10.1371/journal.ppat.1005493.Cush S.S., Reynoso G.V., Kamenyeva O., Bennink J.R., Yewdell J.W., Hickman H.D. Locally produced IL-10 limits cutaneous vaccinia virus spread. PLoS Pathog., 2016, Vol. 12. no. 3, e1005493. doi: 10.1371/journal.ppat.1005493.de Vries C.R., Monken C.E., Lattime E.C. The addition of recombinant vaccinia HER2/neu to oncolytic vaccinia - GMCSF given into the tumor microenvironment overcomes MDSC-mediated immune escape and systemic anergy. Cancer Gene Ther., 2015, Vol. 22, no. 3, pp. 154-162.de Vries C.R., Monken C.E., Lattime E.C. The addition of recombinant vaccinia HER2/neu to oncolytic vaccinia - GMCSF given into the tumor microenvironment overcomes MDSC-mediated immune escape and systemic anergy. Cancer Gene Ther., 2015, Vol. 22, no. 3, pp. 154-162.di Tucci C., Schiavi M.C., Faiano P, d’Oria O., Prata G., Sciuga V, Giannini A., Palaia I., Muzii L., Benedetti Panici P Therapeutic vaccines and immune checkpoints inhibition options for gynecological cancers. Crit. Rev. Oncol. Hematol., 2018, Vol. 128, pp. 30-42.di Tucci C., Schiavi M.C., Faiano P, d’Oria O., Prata G., Sciuga V, Giannini A., Palaia I., Muzii L., Benedetti Panici P Therapeutic vaccines and immune checkpoints inhibition options for gynecological cancers. Crit. Rev. Oncol. Hematol., 2018, Vol. 128, pp. 30-42.Dranoff G., Jaffee E., Lazenby A., Golumbek P, Levitsky H., Brose K., Jackson V, Hamada H., Pardoll D., Mulligan R.C. Vaccination with irradiated tumor cells engineered to secrete murine granulocyte-macrophage colony-stimulating factor stimulates potent, specific, and long-lasting anti-tumor immunity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, Vol. 90, no. 8, pp. 3539-3543.Dranoff G., Jaffee E., Lazenby A., Golumbek P, Levitsky H., Brose K., Jackson V, Hamada H., Pardoll D., Mulligan R.C. Vaccination with irradiated tumor cells engineered to secrete murine granulocyte-macrophage colony-stimulating factor stimulates potent, specific, and long-lasting anti-tumor immunity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1993, Vol. 90, no. 8, pp. 3539-3543.Falkner F.G., Moss B. Transient dominant selection of recombinant vaccinia viruses. J. Virol., 1990, Vol. 64, no. 6, pp. 3108-3111.Falkner F.G., Moss B. Transient dominant selection of recombinant vaccinia viruses. J. Virol., 1990, Vol. 64, no. 6, pp. 3108-3111.Goncharova E.P., Ruzhenkova J.S., Petrov I.S., Shchelkunov S.N., Zenkova M.A. Oncolytic virus efficiency inhibited growth of tumour cells with multiple drug resistant phenotype in vivo and in vitro. J. Transl. Med., 2016, Vol. 14, no. 1, 241. doi: 10.1186/s12967-016-1002-x.Goncharova E.P., Ruzhenkova J.S., Petrov I.S., Shchelkunov S.N., Zenkova M.A. Oncolytic virus efficiency inhibited growth of tumour cells with multiple drug resistant phenotype in vivo and in vitro. J. Transl. Med., 2016, Vol. 14, no. 1, 241. doi: 10.1186/s12967-016-1002-x.Gopalakrishnan V, Helmink B.A., Spencer C.N., Reuben A., Wargo J.A. The influence of the gut microbiome on cancer, immunity, and cancer immunotherapy. Cancer Cell, 2018, Vol. 33, no. 4, pp. 570-580.Gopalakrishnan V, Helmink B.A., Spencer C.N., Reuben A., Wargo J.A. The influence of the gut microbiome on cancer, immunity, and cancer immunotherapy. Cancer Cell, 2018, Vol. 33, no. 4, pp. 570-580.Maksyutov R.A., Tregubchak T.V., Denisova N.I., Maksyutov A.Z., Gavrilova E.V Gene-armed oncolytic poxvirus against cancer. Acad. J. Cancer Res., 2013, Vol. 6, no. 1, pp. 45-49.Maksyutov R.A., Tregubchak T.V., Denisova N.I., Maksyutov A.Z., Gavrilova E.V Gene-armed oncolytic poxvirus against cancer. Acad. J. Cancer Res., 2013, Vol. 6, no. 1, pp. 45-49.Russell L., Peng K.W The emerging role of oncolytic virus therapy against cancer. Chin. Clin. Oncol., 2018, Vol. 7, no. 2, p. 16.Russell L., Peng K.W The emerging role of oncolytic virus therapy against cancer. Chin. Clin. Oncol., 2018, Vol. 7, no. 2, p. 16.Russell S.J., Peng K.W, Bell J.C. Oncolytic virotherapy. Nat. Biotechnol., 2012, Vol. 30, no. 7, pp. 658-670.Russell S.J., Peng K.W, Bell J.C. Oncolytic virotherapy. Nat. Biotechnol., 2012, Vol. 30, no. 7, pp. 658-670.Smith G.L., Vanderplasschen A., Law M. The formation and function of extracellular enveloped vaccinia virus. J. Gen. Virol., 2002, Vol. 83, no. 12, pp. 2915-2931.Smith G.L., Vanderplasschen A., Law M. The formation and function of extracellular enveloped vaccinia virus. J. Gen. Virol., 2002, Vol. 83, no. 12, pp. 2915-2931.Tim Martin N., Cameron Bell J. Oncolytic virus combination therapy: Killing one bird with two stones. Mol. Ther., 2018, Vol. 26, no. 6, pp. 1414-1422.Tim Martin N., Cameron Bell J. Oncolytic virus combination therapy: Killing one bird with two stones. Mol. Ther., 2018, Vol. 26, no. 6, pp. 1414-1422.Vaha-Koskela M.J., Heikkila J.E., Hinkkanen A.E. Oncolytic viruses in cancer therapy. Cancer Lett., 2007, Vol. 254, no. 2, pp. 178-216.Vaha-Koskela M.J., Heikkila J.E., Hinkkanen A.E. Oncolytic viruses in cancer therapy. Cancer Lett., 2007, Vol. 254, no. 2, pp. 178-216.

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