mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-IPO-3081mimmun-3081Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESИммуногенные свойства синтетических пептидов, повторяющих V3-петлю оболочечного белка gp120 ВИЧ-1, при различных способах введения и использовании иммуноадъюванта poly(I:C)Immunogenic properties of synthetic peptides copying the V3 loop of HIV-1 gp120 envelope protein: effects of various administration routes and poly(I:C) immunoadjvant usehttps://orcid.org/0009-0005-3319-7668КоробоваС. В.KorobovaS. V.

к.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории полисахаридных вакцин

PhD (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Polysaccharide Vaccine

korobovas@gmail.comТопороваВ. А.ToporovaV. A.

научный сотрудник лаборатории инженерии белка

Researcher, Laboratory of Protein Engineering

rhuta@rambler.ruАлхазоваБ. И.AlkhazovaB. I.

младший научный сотрудник лаборатории полисахаридных вакцин

Junior Researcher, Laboratory of Polysaccharide Vaccine

ab318@yandex.ruГоловинаМ. Э.GolovinaM. E.

к.б.н., ведущий научный сотрудник лаборатории полисахаридных вакцин

PhD (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Polysaccharide Vaccine

m5909@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7899-2626АпаринП. Г.AparinP. G.

д.м.н., заведующий лабораторией полисахаридных вакцин

PhD, MD (Medicine), Head, Laboratory of Polysaccharide Vaccine

petr_ap@mail.ruФГБУ «Государственный научный центр “Институт иммунологии” Федерального медико-биологического агентства»РоссияNational Research Center – Institute of Immunology, Federal Medical-Biological AgencyRussian FederationФГБУН «Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова» Российской академии наукРоссияShemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesRussian Federation20252012202527612711284Copyright © Коробова С.В., Топорова В.А., Алхазова Б.И., Головина М.Э., Апарин П.Г., 20252025Коробова С.В., Топорова В.А., Алхазова Б.И., Головина М.Э., Апарин П.Г.Korobova S.V., Toporova V.A., Alkhazova B.I., Golovina M.E., Aparin P.G.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/3081

Синтетические пептиды являются хорошей основой для создания вакцины против ВИЧ/ СПИД. Иммунизация ими фокусирует иммунный ответ только на определенный эпитоп, они способны активировать обе ветви иммунного ответа и безопасны при введении в организм человека. Имея низкий молекулярный вес синтетические пептиды обладают низкой иммуногенностью, поэтому необходимо использовать различные иммуноадъюванты в составе иммуногенной композиции. V3-петля оболочечного белка gp120 ВИЧ-1 является одним из основных протективных эпитопов, на него получено ряд моноклональных антител с широкой нейтрализующей активностью. Нами было проведено исследование иммуногенности пептидов, копирующих V3-петлю консенсусной последовательности вирусов группы M ВИЧ-1 и российского изолята RUA022a2, в зависимости от способа введения (подкожно и внутрибрюшинно) и использования иммуноадъюванта. В качестве адъюванта применялся синтетический аналог двуцепочечной РНК – poly(I:C), являющийся лигандом рецепторов врожденного иммунитета TLR3. Исследования проводилось на мышах линии balb/c. Показано, что способ введения не влияет на формирование иммунного ответа на пептиды. Однако в группах, где использовался иммуноадъювант, наблюдалась более ранняя продукция специфических IgG-антител. При этом титр антител после третьего, последнего, введения был незначительно выше в группах, где пептиды вводились с адъювантом. Также не было выявлено отличий в изотипе индуцированных антител. Во всех группах преимущественно образовывались IgG1-антитела. Специфические антитела класса IgM выявлялись только после третьего введения антигена. На их титр не влиял способ введения, а уровень антител был также незначительно выше в группе с poly(I:C). Полученные антитела не обладали нейтрализующей активностью по отношению изолята QF495.23.M.EnvA1. При исследовании антиген-специфической клеточной активации показано, что только в группах, где применялся poly(I:C), выявляется продукция IFNγ – маркера Th1-ответа. Кроме того, группах, где в составе иммуногенной композиции присутствовал poly(I:C), определялся низкий уровень противоспалительного цитокина IL-10, больше всего его выявлялось в группах с внутрибрюшинном введении. Проведенные исследования показали, что использование адъюванта poly(I:C) способствует формированию иммунного ответа на синтетические пептиды, вызывая более раннюю индукцию специфических антител, а также переключению на Th1-путь. Полученные данные могут применяться при дизайне вакцин против ВИЧ/СПИД и других вирусных инфекций, для повышения их иммуногенности и возможности индукции протективного иммунного ответа.

Synthetic peptides provide a promising basis for HIV vaccine development. Following their administration, the immune response is focused only on a specific epitope. Moreover, they are able to activate both humoral and cellular pathways of immune response, being safe and well tolerated. Due to low molecular weight, the synthetic peptides exhibit low immunogenicity, therefore requiring usage of various immunoadjuvants in immunogenic compositions. The V3 loops of gp120 envelope protein are among the main protective epitopes, with a number of monoclonal antibodies with broad neutralizing activity having been obtained to this antigen. We have studied the immunogenicity of peptides copying the V3 loop of the group M HIV-1 virus consensus sequence, and the Russian viral isolate RUA022a2. We have also assessed the possible impact of its administration route (subcutaneously versus intraperitoneally) and usage of an immunoadjuvant. poly(I:C), a synthetic analogue of double-stranded RNA, being a ligand of TLR3 innate immunity receptors, was used as an adjuvant. The studies were conducted on Balb/c mice. It has been shown that the route of administration did not affect an immune response development to the tested peptides. However, earlier production of specific IgG antibodies was observed in the groups treated with immunoadjuvant. At the same time, the antibody titer was slightly higher in the groups where peptides were administered with the adjuvant after the 3rd (last) administration. No differences have been revealed in the isotypes of induced antibodies. IgG1 antibodies were predominantly induced in all groups. Specific IgM antibodies were detected only after 3rd injection of the antigens. The antibody titer did not depend on the administration route, being slightly higher in the groups where peptides were administered with the poly(I:C) adjuvant. The induced antibodies did not exhibit neutralizing activity against the QF495.23.M.EnvA1 isolate. When studying antigen-specific cellular immune activation, the production of IFNγ, the Th1 response marker was detected only in poly(I:С)-treated groups. In addition, a low level of anti-inflammatory cytokine IL-10 was determined in groups where poly(I:С) was included in the immunogenic composition. Moreover, the highest IL-10 level was detected in groups with intraperitoneal administration. Our studies have shown that the use of poly(I:С) adjuvant promotes immune response to the synthetic peptides, thus contributing to earlier induction of specific antibodies as well as switching to the Th1 pathway. The data obtained may be used for development of vaccines against HIV and other viral infections, in order to increase their immunogenicity and ability of inducing a protective immune response.

ВИЧпептидывакцинанейтрализующие антителаиммуноадъювантыpoly(I:C)мышиHIVpeptidesvaccineneutralizing antibodiesimmunoadjuvantspoly(I:C)miceReferencesБарышникова М.А., Пономарев А.В., Рудакова А.А., Соколова З.А., Голубцова Н.В., Царапаев П.В., Левагина Г.М., Даниленко Е.Д., Косоруков В.С. Сравнение Ридостина Про и Poly(I:C) в качестве адъюванта для противоопухолевой неоантигенной пептидной вакцины. Российский биотерапевтический журнал, 2022. Т. 21, № 3. С. 82-89.Baryshnikova M.A., Ponomarev A.V., Rudakova A.A., Sokolova Z.A., Golubtsova N.V., Tsarapaev P.V., Levagina G.M., Danilenko E.D., Kosorukov V.S. Comparison of Ridostin Pro and Poly(I:C) as adjuvant for a cancer neoantigen peptide vaccine. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biotherapy, 2022, Vol. 21, no. 3, pp. 82-89. (In Russ.)Banchereau J., Steinman R.M. Dendritic cells and the control of immunity. Nature, 1998, Vol. 392, no. 6673, pp. 245-252.Banchereau J., Steinman R.M. Dendritic cells and the control of immunity. Nature, 1998, Vol. 392, no. 6673, pp. 245-252.Corey L., Gilbert P.B., Juraska M., Montefiori D.C., Morris L., Karuna S.T., Edupuganti S., Mgodi N.M., de Camp A.C., Rudnicki E., Huang Y., Gonzales P., Cabello R., Orrell C., Lama J.R., Laher F., Lazarus E.M., Sanchez J., Frank I., Hinojosa J., Sobieszczyk M.E., Marshall K.E., Mukwekwerere P.G., Makhema J., Baden L.R., Mullins J.I., Williamson C., Hural J., McElrath M.J., Bentley C., Takuva S., Gomez Lorenzo M.M., Burns D.N., Espy N., Randhawa A.K., Kochar N., Piwowar-Manning E., Donnell D.J., Sista N., Andrew P., Kublin J.G., GrayG., Ledgerwood J.E., Mascola J.R., Cohen M.S. Two randomized trials of neutralizing antibodies to prevent HIV-1 аcquisition. N. Engl. J. Med., 2021, Vol. 384, no. 11, pp. 1003-1014.Corey L., Gilbert P.B., Juraska M., Montefiori D.C., Morris L., Karuna S.T., Edupuganti S., Mgodi N.M., de Camp A.C., Rudnicki E., Huang Y., Gonzales P., Cabello R., Orrell C., Lama J.R., Laher F., Lazarus E.M., Sanchez J., Frank I., Hinojosa J., Sobieszczyk M.E., Marshall K.E., Mukwekwerere P.G., Makhema J., Baden L.R., Mullins J.I., Williamson C., Hural J., McElrath M.J., Bentley C., Takuva S., Gomez Lorenzo M.M., Burns D.N., Espy N., Randhawa A.K., Kochar N., Piwowar-Manning E., Donnell D.J., Sista N., Andrew P., Kublin J.G., GrayG., Ledgerwood J.E., Mascola J.R., Cohen M.S. Two randomized trials of neutralizing antibodies to prevent HIV-1 аcquisition. N. Engl. J. Med., 2021, Vol. 384, no. 11, pp. 1003-1014.Fyfe L., Maingay J., Robinson A.C., Howie S.E. Murine immune response to HIV-1 p24 core protein following subcutaneous, intraperitoneal and intravenous immunization. Immunology, 1991, Vol. 74, no. 3, pp. 467-472.Fyfe L., Maingay J., Robinson A.C., Howie S.E. Murine immune response to HIV-1 p24 core protein following subcutaneous, intraperitoneal and intravenous immunization. Immunology, 1991, Vol. 74, no. 3, pp. 467-472.Ivanoff LA., Dubay J.W., Morris JF., Roberts S.J., Gutshall L., Sternberg E.J., Hunter E., Matthews T.J., Petteway S.R. Jr. V3 loop region of the HIV-1 gp120 envelope protein is essential for virus infectivity. Virology, 1992, Vol. 187, no. 2, pp. 423-432.Ivanoff LA., Dubay J.W., Morris JF., Roberts S.J., Gutshall L., Sternberg E.J., Hunter E., Matthews T.J., Petteway S.R. Jr. V3 loop region of the HIV-1 gp120 envelope protein is essential for virus infectivity. Virology, 1992, Vol. 187, no. 2, pp. 423-432.Kirby K.A., Ong Y.T., Hachiya A., Laughlin T.G., Chiang L.A., Pan Y., Moran J.L., Marchand B., Singh K., Gallazzi F., Quinn T.P., Yoshimura K., Murakami T., Matsushita S., Sarafianos S.G. Structural basis of clade-specific HIV-1 neutralization by humanized anti-V3 monoclonal antibody KD-247. FASEB J., 2015, Vol. 29, no. 1, pp. 70-80.Kirby K.A., Ong Y.T., Hachiya A., Laughlin T.G., Chiang L.A., Pan Y., Moran J.L., Marchand B., Singh K., Gallazzi F., Quinn T.P., Yoshimura K., Murakami T., Matsushita S., Sarafianos S.G. Structural basis of clade-specific HIV-1 neutralization by humanized anti-V3 monoclonal antibody KD-247. FASEB J., 2015, Vol. 29, no. 1, pp. 70-80.Kiepiela P., Ngumbela K., Thobakgale C., Ramduth D., Honeyborne I., Moodley E., Reddy S., de Pierres C., Mncube Z., Mkhwanazi N., Bishop K., van der Stok M., Nair K., Khan N., Crawford H., Payne R., Leslie A., Prado J., Prendergast A., Frater J., McCarthy N., Brander C., Learn G.H., Nickle D., Rousseau C., Coovadia H., Mullins J.I., Heckerman D., Walker B.D., Goulder P. CD8+ T-cell responses to different HIV proteins have discordant associations with viral load. Nat. Med., 2007, Vol. 13, no. 1, pp. 46-53.Kiepiela P., Ngumbela K., Thobakgale C., Ramduth D., Honeyborne I., Moodley E., Reddy S., de Pierres C., Mncube Z., Mkhwanazi N., Bishop K., van der Stok M., Nair K., Khan N., Crawford H., Payne R., Leslie A., Prado J., Prendergast A., Frater J., McCarthy N., Brander C., Learn G.H., Nickle D., Rousseau C., Coovadia H., Mullins J.I., Heckerman D., Walker B.D., Goulder P. CD8+ T-cell responses to different HIV proteins have discordant associations with viral load. Nat. Med., 2007, Vol. 13, no. 1, pp. 46-53.Liao H.X., Sutherland L.L., Xia S.M., Brock M.E., Scearce R.M., Vanleeuwen S., Alam S.M., McAdams M., Weaver E.A., Camacho Z., Ma B.J., Li Y., Decker J.M., Nabel G.J., Montefiori D.C., Hahn B.H., Korber B.T., Gao F., Haynes B.F. A group M consensus envelope glycoprotein induces antibodies that neutralize subsets of subtype B and C HIV-1 primary viruses. Virology, 2006, Vol. 353, no. 2, pp. 268-282.Liao H.X., Sutherland L.L., Xia S.M., Brock M.E., Scearce R.M., Vanleeuwen S., Alam S.M., McAdams M., Weaver E.A., Camacho Z., Ma B.J., Li Y., Decker J.M., Nabel G.J., Montefiori D.C., Hahn B.H., Korber B.T., Gao F., Haynes B.F. A group M consensus envelope glycoprotein induces antibodies that neutralize subsets of subtype B and C HIV-1 primary viruses. Virology, 2006, Vol. 353, no. 2, pp. 268-282.Matsumoto M., Seya T. TLR3: interferon induction by double-stranded RNA including poly(I:C). Adv. Drug Deliv. Rev., 2008, Vol. 60, no. 7, pp. 805-812.Matsumoto M., Seya T. TLR3: interferon induction by double-stranded RNA including poly(I:C). Adv. Drug Deliv. Rev., 2008, Vol. 60, no. 7, pp. 805-812.O’Garra A., Vieira P. T(H)1 cells control themselves by producing interleukin-10. Nat. Rev. Immunol., 2007, Vol. 7, no. 6, pp. 425-428.O’Garra A., Vieira P. T(H)1 cells control themselves by producing interleukin-10. Nat. Rev. Immunol., 2007, Vol. 7, no. 6, pp. 425-428.Schmidt S.T., Khadke S., Korsholm K.S., Perrie Y., Rades T., Andersen P., Foged C., Christensen D. The administration route is decisive for the ability of the vaccine adjuvant CAF09 to induce antigen-specific CD8(+) T-cell responses: The immunological consequences of the biodistribution profile. J. Control. Release, 2016, Vol. 239, pp. 107-117.Schmidt S.T., Khadke S., Korsholm K.S., Perrie Y., Rades T., Andersen P., Foged C., Christensen D. The administration route is decisive for the ability of the vaccine adjuvant CAF09 to induce antigen-specific CD8(+) T-cell responses: The immunological consequences of the biodistribution profile. J. Control. Release, 2016, Vol. 239, pp. 107-117.Siljic M., Cirkovic V., Jovanovic L., Antonova A., Lebedev A., Ozhmegova E., Kuznetsova A., Vinogradova T., Ermakov A., Monakhov N., Bobkova M., Stanojevic M. Reconstructing the temporal origin and the transmission dynamics of the HIV subtype B epidemic in St. Petersburg, Russia. Viruses, 2022, Vol. 14, no. 12, 2748. doi: 10.3390/v14122748.Siljic M., Cirkovic V., Jovanovic L., Antonova A., Lebedev A., Ozhmegova E., Kuznetsova A., Vinogradova T., Ermakov A., Monakhov N., Bobkova M., Stanojevic M. Reconstructing the temporal origin and the transmission dynamics of the HIV subtype B epidemic in St. Petersburg, Russia. Viruses, 2022, Vol. 14, no. 12, 2748. doi: 10.3390/v14122748.Zolla-Pazner S. Identifying epitopes of HIV-1 that induce protective antibodies. Nat. Rev. Immunol., 2004, Vol. 4, no. 3, pp. 199-210.Zolla-Pazner S. Identifying epitopes of HIV-1 that induce protective antibodies. Nat. Rev. Immunol., 2004, Vol. 4, no. 3, pp. 199-210.von Andrian U.H., Mempel T.R. Homing and cellular traffic in lymph nodes. Nat. Rev. Immunol., 2003, Vol. 3, no. 11, pp. 867-878.von Andrian U.H., Mempel T.R. Homing and cellular traffic in lymph nodes. Nat. Rev. Immunol., 2003, Vol. 3, no. 11, pp. 867-878.

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