mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-IPO-2203mimmun-2203Research ArticleКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯSHORT COMMUNICATIONSУвеличение протективности противооспенной вакциныIncreasing protectivity of the smallpox vaccinehttps://orcid.org/0000-0002-6255-9745ЩелкуновС. Н.ShchelkunovS. N.

Д.б.н., профессор, главный научный сотрудник

630559, Новосибирская область, р. п. Кольцово

Тел.: 8 (903) 939-94-80

Факс: 8 (383) 336-74-09

PhD, MD (Biology), Professor, Chief Research Associate

630559, Novosibirsk Region, Koltsovo

Phone: 7 (903) 939-94-80

Fax: 7 (383) 336-74-09

snshchel@rambler.ruСергеевА. А.SergeevA. A.

К.б.н., ведущий научный сотрудник

р. п. Кольцово, Новосибирская обл.

PhD (Biology), Leading Research Associate

Koltsovo, Novosibirsk Region

sergeev_ala@vector.nsc.ruТитоваК. А.TitovaK. A.

Младший научный сотрудник

р. п. Кольцово, Новосибирская обл.

Junior Research Associate

Koltsovo, Novosibirsk Region

sergeev_ala@vector.nsc.ruПьянковС. А.PyankovS. A.

Ведущий научный сотрудник

р. п. Кольцово, Новосибирская обл.

Leading Research Associate

Koltsovo, Novosibirsk Region

pyankov_sa@vector.nsc.ruЯкубицкийС. Н.YakubitskiyS. N.

Младший научный сотрудник

р. п. Кольцово, Новосибирская обл.

Junior Research Associate

Koltsovo, Novosibirsk Region

yakubitskiy_sn@vector.nsc.ruФБУН «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии “Вектор”» РоспотребнадзораРоссияState Research Center for Virology and Biotechnology “Vector”Russian Federation202210032022241201206Copyright © Щелкунов С.Н., Сергеев А.А., Титова К.А., Пьянков С.А., Якубицкий С.Н., 20222022Щелкунов С.Н., Сергеев А.А., Титова К.А., Пьянков С.А., Якубицкий С.Н.Shchelkunov S.N., Sergeev A.A., Titova K.A., Pyankov S.A., Yakubitskiy S.N.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/2203

В настоящее время человеческая популяция практически не имеет иммунитета к ортопоксвирусным инфекциям, которые вызывают вирусы натуральной оспы, оспы обезьян, оспы коров, оспы буйволов. С каждым годом на разных континентах регистрируются все более массовые вспышки ортопоксвирусных инфекций среди людей. Для предотвращения перехода таких вспышек в распространенные эпидемии необходимо разрабатывать методы их вакцинопрофилактики. Массовое применение при этом классической живой вакцины на основе вируса осповакцины в настоящее время неприемлемо из-за ее высокой реактогенности. Поэтому необходимо создавать варианты вируса осповакцины со сниженной вирулентностью и с увеличенной иммуногенностью/протективностью. Целью данной работы было изучение протективного эффекта от летальной ортопоксвирусной инфекции, возникающего после иммунизации мышей в низких дозах вариантами вируса осповакцины с мутантным геном A34R, обусловливающим увеличенную продукцию внеклеточных вирионов, или с делетированным геном A35R, белковый продукт которого ингибирует представление антигенов главным комплексом гистосовместимости класса II. Сравнивали штамм LIVP вируса осповакцины, который используется в России в качестве противооспенной вакцины, и созданные на его основе рекомбинантные варианты LIVP-A34R*, LIVP-dA35R и LIVP-A34R*-dA35R при интраназальной или внутрикожной иммунизации мышей линии BALB/c в дозах 105 или 103 БОЕ. Через 28 сут. после введения препаратов вирусов (экспериментальные группы) или физиологического раствора (контрольные группы) у мышей проводили прижизненный забор проб крови из ретроорбитального венозного синуса и в индивидуальных сыворотках крови иммуноферментным анализом определяли уровень вирион-специфичных антител. На 30-е сут. эксперимента мышей заражали вирусом оспы коров в дозе 32 ЛД50, что в контрольной группе приводило к полной гибели мышей на 6-10-е сут. В группах мышей, иммунизированных изучаемыми вирусами в дозе 105 БОЕ, все животные выжили независимо от штамма и способа иммунизации. При внутрикожной иммунизации в дозе 103 БОЕ в группе мышей, иммунизированных исходным вирусом LIVP, выжило 83% животных, а все мутантные штаммы вируса осповакцины обеспечили 100%-ную защиту мышей от последующей инфекции вирусом оспы коров. Интраназальная иммунизация мышей в дозе 103 БОЕ штаммом LIVP защищала от летальной инфекции вирусом оспы коров лишь 33% животных, в то время как мутантные штаммы LIVP-A34R* и LIVP- A34R*-dA35R обеспечили защиту 67%, а штамм LIVP-dA35R – 75% мышей. Изученные мутантные вирусы осповакцины могут рассматриваться не только как новые кандидатные вакцины против оспы и других ортопоксвирусных инфекций человека, но и как векторные платформы для создания живых поливалентных вакцин против других инфекционных заболеваний.

At the present time, vast majority of human population lacks immunity against orthopoxvirus infections caused by variola (smallpox), monkeypox, cowpox, or buffalopox viruses. More and more mass outbreaks of orthopoxvirus infections are yearly registered among humans on different continents. To prevent transition of these outbreaks to widespread epidemics, we should develop appropriate immunoprophylaxis strategies. Currently, massive usage of the classic live vaccine based on vaccinia virus is not acceptable, due to its high reactogenicity. Therefore, it is necessary to develop the variants of vaccinia virus with reduced virulence and increased immunogenicity/protectivity. The aim of this work was to study protective effects against a lethal orthopoxvirus infection occuring after low-dose immunization of mice with vaccinia virus variants, i.e., carrying mutant A34R gene causing increased production of extracellular virions, or a A35R gene deletion encoding protein product inhibiting antigen presentation by the major histocompatibility complex class II. The LIVP viral strain used in Russia as a smallpox vaccine, and its recombinant variants (LIVP-A34R*, LIVP-dA35R and LIVP-A34R*-dA35R) were compared with intranasal or intradermal immunization of BALB/c mice at the doses of 105 or 103 PFU. 28 days following administration of viral preparations (experimental groups) or saline (control groups), the mice underwent intravital blood sampling from retroorbital venous sinus. The levels of virion-specific antibodies were determined in individual serum samples by enzyme immunoassay. On the day 30 of experiment, the mice were infected with cowpox virus at a dose of 32 LD50, which caused total death of control mice on days 6-10. In the groups immunized with the studied viruses at a dose of 105 PFU, all the animals survived, regardless of strain, or immunization method. Upon intradermal immunization (103 PFU) of mice immunized with the original LIVP virus, 83% of the animals survived, whereas all mutant strains of the vaccinia virus provided 100% protection of the mice from subsequent cowpox virus infection. Intranasal immunization of mice at a dose of 103 PFU with LIVP strain protected only 33% of animals from lethal infection with cowpox virus, while the mutant strains LIVP-A34R* and LIVP-A34R*-dA35R provided 67% protection, and the LIVP-dA35R strain has resqued 75% of the mice. The studied mutant vaccinia viruses can be considered not only new candidate vaccines against smallpox and other human orthopoxvirus infections, but also as vector platforms for creating live multivalent vaccines against other infectious diseases.

вирус осповакцинывирус оспы коровмышииммунный ответантителапротективностьvaccinia viruscowpox virusmiceimmune responseantibodiesprotectivityReferencesМаренникова С.С., Гашников П.В., Жукова О.А., Рябчикова Е.И., Стрельцов В.В., Рязанкина О.И., Чекунова Э.В., Янова Н.Н., Щелкунов С.Н. Биотип и генетическая характеристика изолята вируса оспы коров, вызвавшего инфекцию ребенка // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии, 1996. № 4. С. 6-10.Marennikova S.S., Gashnikov P.V., Zhukova O.A., Ryabchikova E.I., Streltsov V.V., Ryazankina O.I., Chekunova E.V., Yanova N.N., Shchelkunov S.N. Biotype and genetic characterization of the isolate of cowpox virus having caused infection in a child. Zhurnal mikrobiologii epidemiologii i immunologii =Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 1996, no. 4, pp. 6-10. (In Russ.)Щелкунов С.Н., Щелкунова Г.А. Нужно быть готовыми к возврату оспы // Вопросы вирусологии, 2019. Т. 64, № 5. С. 206-214.Shchelkunov S.N., Shchelkunova G.A. We should be prepared to smallpox reemergence. Voprosy virusologii = Problems of Virology, Russian Journal), 2019, Vol. 64, no. 5, pp. 206-214. (In Russ.)Albarnaz J.D., Torres A.A., Smith G.L. Modulating vaccinia virus immunomodulators to improve immunological memory. Viruses, 2018, Vol. 10, e101. doi: 10.3390/v10030101.Albarnaz J.D., Torres A.A., Smith G.L. Modulating vaccinia virus immunomodulators to improve immunological memory. Viruses, 2018, Vol. 10, e101. doi: 10.3390/v10030101.Belyakov I.M., Earl P., Dzutsev A., Kuznetsov V.A., Lemon M., Wyatt L.S., Snyder J.T., Ahlers J.D., Franchini G., Moss B., Berzofsky J.A. Shared models of protection against poxvirus infection by attenuated and conventional smallpox vaccine viruses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, Vol. 100, pp. 9458-9463.Belyakov I.M., Earl P., Dzutsev A., Kuznetsov V.A., Lemon M., Wyatt L.S., Snyder J.T., Ahlers J.D., Franchini G., Moss B., Berzofsky J.A. Shared models of protection against poxvirus infection by attenuated and conventional smallpox vaccine viruses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2003, Vol. 100, pp. 9458-9463.Fenner F., Henderson D.A., Arita I., Jezek Z., Ladnyi I.D. Smallpox and its eradication. Geneva: World Health Organization, 1988. 1460 p.Fenner F., Henderson D.A., Arita I., Jezek Z., Ladnyi I.D. Smallpox and its eradication. Geneva: World Health Organization, 1988. 1460 p.Moss B. Smallpox vaccines: targets of protective immunity. Immunol. Rev., 2011, Vol. 239, no. 1, pp. 8-26.Moss B. Smallpox vaccines: targets of protective immunity. Immunol. Rev., 2011, Vol. 239, no. 1, pp. 8-26.Rehm K.E., Roper R.L. Deletion of the gene from modified vaccinia virus Ankara increases immunogenicity and isotype switching. Vaccine, 2011, Vol. 29, pp. 3276-3283.Rehm K.E., Roper R.L. Deletion of the gene from modified vaccinia virus Ankara increases immunogenicity and isotype switching. Vaccine, 2011, Vol. 29, pp. 3276-3283.Sanchez-Sampedro L., Perdiguero B., Mejias-Perez E., Garcia-Arriaza J., Di Pilato M., Esteban M. The evolution of poxvirus vaccines. Viruses, 2015, Vol. 7, pp. 1726-1803.Sanchez-Sampedro L., Perdiguero B., Mejias-Perez E., Garcia-Arriaza J., Di Pilato M., Esteban M. The evolution of poxvirus vaccines. Viruses, 2015, Vol. 7, pp. 1726-1803.Shchelkunov S.N. An increasing danger of zoonotic orthopoxvirus infections. PLoS Pathog., 2013, Vol. 9, e1003756. doi: 10.1371/journal.ppat.1003756.Shchelkunov S.N. An increasing danger of zoonotic orthopoxvirus infections. PLoS Pathog., 2013, Vol. 9, e1003756. doi: 10.1371/journal.ppat.1003756.Shchelkunov S.N., Shchelkunova G.A. Genes that control vaccinia virus immunogenicity. Acta Naturae, 2020, Vol. 12, pp. 33-41.Shchelkunov S.N., Shchelkunova G.A. Genes that control vaccinia virus immunogenicity. Acta Naturae, 2020, Vol. 12, pp. 33-41.Shchelkunov S.N., Yakubitskiy S.N., Bauer T.V., Sergeev A.A., Kabanov A.S., Bulichev L.E., YurganovaI.A., Odnoshevskiy D.A., Kolosova I.V., Pyankov S.A., Taranov O.S. The influence of an elevated production of extracellular enveloped virions of the vaccinia virus on its properties in infected mice. Acta Naturae, 2020, Vol. 12, pp. 120-132.Shchelkunov S.N., Yakubitskiy S.N., Bauer T.V., Sergeev A.A., Kabanov A.S., Bulichev L.E., YurganovaI.A., Odnoshevskiy D.A., Kolosova I.V., Pyankov S.A., Taranov O.S. The influence of an elevated production of extracellular enveloped virions of the vaccinia virus on its properties in infected mice. Acta Naturae, 2020, Vol. 12, pp. 120-132.Shchelkunov S.N., Yakubitskiy S.N., Sergeev A.A., Kabanov A.S., Bauer T.V., Bulichev L.E., Pyankov S.A. Effect of the route of administration of the vaccinia virus strain LIVP to mice on its virulence and immunogenicity. Viruses, 2020, Vol. 12, 795. doi: doi.org/10.3390/v12080795.Shchelkunov S.N., Yakubitskiy S.N., Sergeev A.A., Kabanov A.S., Bauer T.V., Bulichev L.E., Pyankov S.A. Effect of the route of administration of the vaccinia virus strain LIVP to mice on its virulence and immunogenicity. Viruses, 2020, Vol. 12, 795. doi: doi.org/10.3390/v12080795.Xu R., Johnson A.J., Liggitt D., Bevan M.J. Cellular and humoral immunity against vaccinia virus infection of mice. J. Immunol., 2004, Vol. 172, pp. 6265-6271.Xu R., Johnson A.J., Liggitt D., Bevan M.J. Cellular and humoral immunity against vaccinia virus infection of mice. J. Immunol., 2004, Vol. 172, pp. 6265-6271.Yakubitskiy S.N., Kolosova I.V., Maksyutov R.A., Shchelkunov S.N. Highly immunogenic variant of attenuated vaccinia virus. Dokl. Biochem. Biophys., 2016, Vol. 466, pp. 35-38.Yakubitskiy S.N., Kolosova I.V., Maksyutov R.A., Shchelkunov S.N. Highly immunogenic variant of attenuated vaccinia virus. Dokl. Biochem. Biophys., 2016, Vol. 466, pp. 35-38.Yu J., Li Y., Zhong M., Yang J., Zhou D., Zhao B., Cao Y., Yan H., Zhang E., Yang Y., Feng Z., Qi X., Yan H. Improved immune response against HIV-1 Env antigen by enhancing EEV production via K151E mutation in the A34R gene of replication-competent vaccinia virus Tiantan. Antiviral Res., 2018, Vol. 153, pp 49-59.Yu J., Li Y., Zhong M., Yang J., Zhou D., Zhao B., Cao Y., Yan H., Zhang E., Yang Y., Feng Z., Qi X., Yan H. Improved immune response against HIV-1 Env antigen by enhancing EEV production via K151E mutation in the A34R gene of replication-competent vaccinia virus Tiantan. Antiviral Res., 2018, Vol. 153, pp 49-59.

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