Исследование адъювантных свойств препаратов, содержащих рекомбинантный гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор человека

Актуальность поиска новых вакцинных адъювантов растет вместе с ростом количества новых вакцинных препаратов, особенно созданных на основе белков либо нуклеиновых кислот. Известно, что некоторые цитокины обладают адъювантными свойствами. Представленная работа посвящена изучению адъювантной активности рекомбинантного гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора человека (rhGM-CSF) и конструкций на его основе. Ранее нами была разработана технология выделения и очистки rhGM-CSF, а также технология получения конъюгатов полиглюкин-спермидин с рекомбинантным rhGM-CSF. Для получения молекулярных конструкций на основе конъюгата rhGM-CSF использовали двуспиральную РНК. Для сборки конструкций соотношение компонентов рассчитывали таким образом, чтобы в одной дозе препарата содержалось 5-40 мкг белка с rhGM-CSF и 100 мкг двуспиральной РНК. Эффективность сборки молекулярной конструкции оценивали в 1%-ном агарозном геле по снижению подвижности двуспиральной РНК. Эффективность полученных адъювантов определяли измерением титров специфических антител в сыворотках мышей методом ИФА с использованием в качестве антигенов овальбумина либо рекомбинантного рецептор-связывающего домена поверхностного белка коронавируса SARS-CoV-2 (вариант B.1.617.2 (Delta)). В работе использовали самцов мышей линии BALB/c массой 16-18 г в количестве 100 особей. Иммунизацию проводили двукратно с интервалом 14 суток, внутримышечной инъекцией по 200 мкл на животное. Рекомбинантный рецептор-связывающий домен поверхностного белка коронавируса SARS-CoV-2 вводился в дозе 50 мкг на животное, овальбумин в двух дозах – 1 и 5 мкг на животное. В качестве положительного контроля использовали соответствующий антиген. В качестве отрицательного контроля – физиологический раствор. Показано, что максимальный эффект был достигнут при иммунизации конструкцией на основе конъюгата полиглюкин-спермидин с rhGM-CSF с двуспиральной РНК, использование в качестве адъюванта конъюгата без двуспиральной РНК так же приводило к усилению гуморального ответа. Использование нативного с рекомбинантным гранулоцитарно-макрофагальным колониестимулирующим фактором человека не привело к повышению показателей титров специфических антител. Таким образом, установлено, что rhGM-CSF в составе конъюгата с полисахаридом либо молекулярной конструкции обладал способностью усиливать гуморальный иммунный ответ на белковые антигены.

1. Alpatova N.A., Avdeeva Z.I., Nikitina, T.N., Medunitsyn N.V. Adjuvant properties of cytokines in vaccination (review). Pharm. Chem. J., 2020, Vol. 53, pp. 991-996.

2. Dai S., Wei D., Wu Z., Zhou X., Wei X., Huang H., Li G. Phase I clinical trial of autologous ascites-derived exosomes combined with GM-CSF for colorectal cancer. Mol. Ther., 2008, Vol. 16, no. 4, pp. 782-790.

3. Danilenko E.D., Belkina A.O., Sysoeva G.M. Development of drugs on the basis of high-polymeric doublestranded RNA for antiviral and antitumor therapy. Biomedical Chemistry, 2019, Vol. 65, no. 4, pp. 277-293. (In Russ.)

4. Dyakon A.V., Hrykina I.S., Hegai A.A., Dyachenko A., Murashev A.N., Ivashev M.N. Method of blood sampling in animals. International Journal of Applied and Fundamental Research, 2013, Vol. 11, no. 2, pp. 84-85. (In Russ.)

5. Esina T.I., Lebedev L.R., Volosnikova E.A., Gileva I.P., Gogina Ya.S., Tereshchenko T.A., Kochneva G.V., Grazhdantseva A.A., Danilenko E.D. Method for obtaining recombinant human granulocyte-macrophage colonystimulating factor. Biotechnology in Russia, 2019, Vol. 3, pp. 68-73. (In Russ.)

6. Esina T.I., Volosnikova E.A., Lebedev L.R., Kochneva G.V., Grazhdantseva A.A. Study on the methods for synthesis of GM-CSF conjugates with alendronic acid. Russian Journal of Bioorganic Chemistry, 2020, Vol. 46, no. 3, pp. 342-348.

7. Kaplina O.N., Gamaley S.G., Ivanova O.S., Danilenko E.D. Double-stranded RNAs are promising adjuvants for enhancing immunogenicity of vaccines. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2022, Vol. 99, no. 6, pp. 661-668. (In Russ.)

8. Masycheva V.I., Lebedev L.R., Danilenko E.D., Sysoeve G.M., Gamaley S.G. The antitumor agent based nanoparticles carrying recombinant tumor necrosis factor alpha. Patent RU N2386447. Application No. 2008140246. Priority from 13.10.2008. Publ. 20.04.2010.

9. Parmiani G., Castelli C., Pilla L., Santinami M., Colombo M.P., Rivoltini L. Opposite immune functions of GM-CSF administered as vaccine adjuvant in cancer patients. Ann. Oncol., 2007, Vol. 18, no. 2, pp. 226-232.

10. Petrina M., Martin J., Basta S. Granulocyte macrophage colony-stimulating factor has come of age: From a vaccine adjuvant to antiviral immunotherapy. Cytokine Growth Factor Rev., 2021, Vol. 59, pp. 101-110.

11. Rybakova A.V., Makarova M.N. Methods of euthanasia of laboratory animals, in accordance with European Directive 2010/63. International Veterinary Gazette, 2015, Vol. 2, pp. 96-107. (In Russ.)

12. Shcherbakov D.N., Volosnikova E.A., Esina T.I., Gogina Ya.S., Danilenko E.D., Borgoyakova M.B., Volkova N.V. Peculiarities of humoral immune response against structures containing recombinant granulocyte-macrophage human colony-stimulating factor. Materials of the III Research Biotechnology Symposium “Bio-Asia Altai 2021”, 2021, pp. 155-158. (In Russ.)

13. Shevchenko Z.A., Lebedev L.R., Klimenko V.P., Morozova E.E., Dubinkina O.S., Danilenko E.D. Creation of the antiviral means of the complex action. Journal of Ural Medical Academic Science, 2014, Vol. 3, pp. 70-72. (In Russ.)

14. Zanetti B.F., Ferreira C.P., Vasconcelos J.R.C., Han S.W. Adjuvant properties of IFN-γ and GM-CSF in the scFv6.C4 DNA vaccine against CEA-expressing tumors. Gene Ther., 2023, Vol. 30, no. 1-2, pp. 41-50.

15. Zhao W., Zhao G., Wang B. Revisiting GM-CSF as an adjuvant for therapeutic vaccines. Cell. Mol. Immunol., 2018, Vol. 15, no. 2, pp. 187-189.