Preview

Медицинская иммунология

Расширенный поиск

ТАРГЕТНАЯ ВАКЦИНАЦИЯ ПРОТИВ СТРЕПТОКОККА ГРУППЫ A: РЕКОМБИНАНТНАЯ ВАКЦИНА С ФРАГМЕНТАМИ SCPA И SPEA

https://doi.org/10.15789/1563-0625-TGA-3138

Аннотация

Резюме

Цель: разработка вакцины против стрептококков группы А (S. pyogenes, СГА) – возбудителя широкого спектра инфекций различной степени тяжести.

Методы: Для клонирования генов рекомбинантных белков использовали экспрессионные вектора pET27 и pQE30. Для иммунизации использовали аффинно-очищенные полипептиды. Самок мышей иммунизировали дважды подкожно полипептидами в дозе 20 мкг/мышь с адъювантом Alum (2:1) с интервалом в 3 недели. Образцы иммунных сывороток исследовали методом ИФА. Для оценки специфической защитной эффективности иммунного ответа через 3 недели после последней инъекции мышей внутрибрюшинно заражали СГА M1 серотипа в дозе 5х10^7 КОЕ/мышь. Защитную эффективность вакцинации оценивали путем сравнения скорости бактериального клиренса у вакцинированных и контрольных животных, о чем судили по бактериальной нагрузке в селезенке через 3 и 15 часов после заражения.

Результаты: Конструкция вакцины представляет собой гибридную молекулу, состоящую из фрагментов, полученных из двух ключевых белков СГА: пептидазы C5a (ScpA) и экзотоксина SpeA. Используя биоинформатический анализ, мы идентифицировали и выбрали для включения в состав рекомбинантного белка Т- и В-клеточные эпитопы в консервативных регионах, общих для разных серотипов СГА.

Посредством стратегии интеграции этих фрагментов предполагается усилить защиту от штаммов СГА, несущих экзотоксин, особенно тех, которые связаны с инвазивными инфекциями.

Оценка иммуногенности на моделях мышей продемонстрировала сильный гуморальный иммунный ответ после парентеральной вакцинации, направленный на оба компонента гибридной молекулы. Последующая оценка защитной эффективности против внутрибрюшинного введения СГА выявила ускорение бактериального клиренса у вакцинированных животных, при этом фрагмент SpeA проявлял значительный защитный эффект.

Заключение: Представленные результаты демонстрируют потенциал полученной рекомбинантной химерной вакцины как многообещающего кандидата для разработки вакцины против стрептококков группы А, удовлетворяющей острую потребность в эффективных профилактических стратегиях против патологий, вызванных СГА.

Об авторах

Надежда Владленовна Дуплик
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Российская Федерация
Россия

к.б.н., научный сотрудник Отдела молекулярной микробиологии ФГБНУ ИЭМ



Галина Фёдоровна Леонтьева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Российская Федерация
Россия

к.б.н., ведущий научный сотрудник Отдела молекулярной микробиологии ФГБНУ ИЭМ



Татьяна Анатольевна Крамская
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Российская Федерация

к.б.н., старший научный сотрудник Отдела молекулярной микробиологии ФГБНУ ИЭМ



Ксения Петровна Богатырева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Российская Федерация

младший научный сотрудник Отдела молекулярной микробиологии ФГБНУ ИЭМ



Татьяна Виталиевна Гупалова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Российская Федерация

д.б.н., ведущий научный сотрудник Отдела молекулярной микробиологии ФГБНУ ИЭМ



Елена Алексеевна Бормотова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Российская Федерация

научный сотрудник Отдела молекулярной микробиологии ФГБНУ ИЭМ



Ирина Владимировна Королева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Российская Федерация

к.б.н., старший научный сотрудник Отдела молекулярной микробиологии ФГБНУ ИЭМ



Александр Николаевич Суворов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Институт экспериментальной медицины», Санкт-Петербург, Российская Федерация

д.б.н., проф., член-корр. РАН, заведующий Отделом молекулярной микробиологии ФГБНУ ИЭМ



Список литературы

1. Aranha MP, Penfound TA, Salehi S, Botteaux A, Smeesters P, Dale JB, Smith JC. Design of Broadly Cross-Reactive M Protein-Based Group A Streptococcal Vaccines. J Immunol. 2021 Aug 15;207(4):1138-1149. PMID: 34341168; PMCID: PMC8355175 - [doi: 10.4049/jimmunol.2100286. Epub 2021 Aug 2.]

2. Azuar A, Jin W, Mukaida S, Hussein WM, Toth I, Skwarczynski M. Recent Advances in the Development of Peptide Vaccines and Their Delivery Systems Against Group A Streptococcus. Vaccines (Basel). 2019 Jul 1;7(3):58. PMID: 31266253; PMCID: PMC6789462 - [doi: 10.3390/vaccines7030058.]

3. Baker M, Gutman DM, Papageorgiou AC, Collins CM, Acharya KR. Structural features of a zinc binding site in the superantigen streptococcal pyrogenic exotoxin A (SpeA1): implications for MHC class II recognition. Protein Sci. 2001 Jun;10(6):1268-73. PMID: 11369867 - [doi: 10.1110/ps.330101.]

4. Bi S, Xu M, Zhou Y, Xing X, Shen A, Wang B. A Multicomponent Vaccine Provides Immunity against Local and Systemic Infections by Group A Streptococcus across Serotypes. mBio. 2019 Nov 26;10(6):e02600-19. PMID: 31772056; PMCID: PMC6879722. - [doi: 10.1128/mBio.02600-19.]

5. Bi S., Xu M., Zhou Y., Xing X., Shen A., Wang B. A Multicomponent Vaccine Provides Immunity against Local and Systemic Infections by Group A Streptococcus across Serotypes. mBio. 2019;10:e02600-19. - [doi: 10.1128/mBio.02600-19]

6. blast.ncbi.nlm.nih.gov [Internet]. Rockville Pike: BLAST: Basic Local Alignment Search Tool. - https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/

7. Chauhan S, Khasa YP. Challenges and Opportunities in the Process Development of Chimeric Vaccines. Vaccines (Basel). 2023 Dec 8;11(12):1828. PMID: 38140232; PMCID: PMC10747103. - [doi: 10.3390/vaccines11121828.]

8. Cheng Q, Carlson B, Pillai S, Eby R, Edwards L, Olmsted SB, Cleary P. Antibody against surface-bound C5a peptidase is opsonic and initiates macrophage killing of group B streptococci. Infect Immun. 2001 Apr;69(4):2302-8. PMID: 11254587; PMCID: PMC98159. - [doi: 10.1128/IAI.69.4.2302-2308.2001.]

9. Cornaglia, G.; Ligozzi, M.; Mazzariol, A.; Valentini, M.; Orefici, G.; Fontana, R. Rapid increase of resistance to erythromycin and clindamycin in Streptococcus pyogenes in Italy, 1993–1995. The Italian surveillance group for antimicrobial resistance. Emerg. Infect. Dis. 1996, 2, 339–342 - [doi: 10.3201/eid0204.960410]

10. Desjardins, M.; Delgaty, K.L.; Ramotar, K.; Seetaram, C.; Toye, B. Prevalence and mechanisms of erythromycin resistance in Group A and Group B Streptococcus: Implications for reporting susceptibility results. J. Clin. Microbiol. 2004, 42, 5620–5623. - [doi: 10.1128/JCM.42.12.5620-5623.2004]

11. Fulurija A, Cunningham MW, Korotkova N, Masterson MY, Bansal GP, Baker MG, Cannon JW, Carapetis JR, Steer AC. Research opportunities for the primordial prevention of rheumatic fever and rheumatic heart disease-streptococcal vaccine development: a national heart, lung and blood institute workshop report. BMJ Glob Health. 2023 Dec 12;8(Suppl 9):e013534. PMID: 38164699; PMCID: PMC10729269. - [doi: 10.1136/bmjgh-2023-013534.]

12. Gao N.J., Uchiyama S., Pill L., Dahesh S., Olson J., Bautista L., Maroju S., Berges A., Liu J.Z., Zurich R.H., et al. Site-Specific Conjugation of Cell Wall Polyrhamnose to Protein SpyAD Envisioning a Safe Universal Group A Streptococcal Vaccine. Infect. Microbes Dis. 2010;3:87–100. - [doi: 10.1097/IM9.0000000000000044]

13. Gupalova T, Leontieva G, Kramskaya T, Grabovskaya K, Bormotova E, Korjevski D, Suvorov A. Development of experimental GBS vaccine for mucosal immunization. PLoS One. 2018 May 4;13(5):e0196564. Erratum in: PLoS One. 2018 Jun 1;13(6):e0198577. PMID: 29727446; PMCID: PMC5935385 - [doi: 10.1371/journal.pone.0196564.]

14. J Bacteriol. 2000 Jun; 182(11): 3254–3258. - [doi: 10.1128/jb.182.11.3254-3258.2000]

15. Kaul R, et al. The Canadian Streptococcal Study Group Intravenous immunoglobulin therapy for streptococcal toxic shock syndrome: A comparative observational study. Clin Infect Dis. 1999;28:800–807. - [doi: 10.1086/515199]

16. Kuo CF, Tsao N, Hsieh IC, Lin YS, Wu JJ, Hung YT. Immunization with a streptococcal multiple-epitope recombinant protein protects mice against invasive group A streptococcal infection. PLoS One. 2017 Mar 29;12(3):e0174464. PMID: 28355251; PMCID: PMC5371370. - [doi: 10.1371/journal.pone.0174464.]

17. Lapthorne S, McWade R, Scanlon N, Ní Bhaoill S, Page A, O'Donnell C, Dornikova G, Hannan M, Lynch B, Lynch M, Brady D. Rising clindamycin resistance in group A Streptococcus in an Irish healthcare institution. Access Microbiol. 2024 Jun 27;6(6):000772.v4. PMID: 39045238; PMCID: PMC11261709. - [doi: 10.1099/acmi.0.000772.v4.]

18. Linnér A, Darenberg J, Sjölin J, Henriques-Normark B, Norrby-Teglund A. Clinical efficacy of polyspecific intravenous immunoglobulin therapy in patients with streptococcal toxic shock syndrome: A comparative observational study. Clin Infect Dis. 2014;59:851–857. - [doi: 10.1093/cid/ciu449]

19. Lynskey NN, Reglinski M, Calay D, Siggins MK, Mason JC, Botto M, Sriskandan S. Multi-functional mechanisms of immune evasion by the streptococcal complement inhibitor C5a peptidase. PLoS Pathog. 2017 Aug 14;13(8):e1006493. PMID: 28806402; PMCID: PMC5555575. - [doi: 10.1371/journal.ppat.1006493.]

20. Martín-Delgado MC, De Lucas Ramos P, García-Botella A, Cantón R, García-Lledó A, Hernández-Sampelayo T, Gómez-Pavón J, González Del Castillo J, Martín Sánchez FJ, Martínez-Sellés M, Molero García JM, Moreno Guillén S, Rodríguez-Artalejo FJ, Ruiz-Galiana J, Burillo A, Muñoz P, Calvo Rey C, Catalán-González M, Cendejas-Bueno E, Halperin-Benito V, Recio R, Viñuela-Benítez C, Bouza E. Invasive group A Streptococcus infection (Streptococcus pyogenes): Current situation in Spain. Rev Esp Quimioter. 2024 Jul 30:martin30jul2024. Epub ahead of print. PMID: 39076142. - [doi: 10.37201/req/067.2024.]

21. Mascini E.M., Jansze M., Schellekens J.F.P., Musser J.M., Faber J.A.J., Verhoef-Verhage L.A.E., Schouls L., van Leeuwen W.J., Verhoef J., van Dijk H. Invasive group A streptococcal disease in the Netherlands: Evidence for a protective role of anti-exotoxin A antibodies. J. Infect. Dis. 2000;181:631–638. - [doi: 10.1086/315222]

22. McCabe S, Bjånes E, Hendriks A, Wang Z, van Sorge NM, Pill-Pepe L, Bautista L, Chu E, Codée JDC, Fairman J, Kapoor N, Uchiyama S, Nizet V. The Group A Streptococcal Vaccine Candidate VAX-A1 Protects against Group B Streptococcus Infection via Cross-Reactive IgG Targeting Virulence Factor C5a Peptidase. Vaccines (Basel). 2023 Dec 3;11(12):1811. PMID: 38140215; PMCID: PMC10747066. - [doi: 10.3390/vaccines11121811.]

23. McKenna S, Huse KK, Giblin S, Pearson M, Majid Al Shibar MS, Sriskandan S, Matthews S, Pease JE. The Role of Streptococcal Cell-Envelope Proteases in Bacterial Evasion of the Innate Immune System. J Innate Immun. 2022;14(2):69-88. Epub 2021 Oct 14. PMID: 34649250; PMCID: PMC9082167. - [doi: 10.1159/000516956.]

24. Monteiro RC, Van De Winkel JG. IgA Fc receptors. Annu Rev Immunol. 2003;21:177-204. 141011. Epub 2001 Dec 19. PMID: 12524384. - [doi: 10.1146/annurev.immunol.21.120601.]

25. Moreira M, Ferreira PR, Sarmento A, Cardoso AL. Bacterial Tracheitis: A New Presentation of a Well-Known Disease. Cureus. 2024 Jul 2;16(7):e63697. PMID: 39092363; PMCID: PMC11293875 - [doi: 10.7759/cureus.63697.]

26. Müller-Alouf H., Geoffroy C., Geslin P., Bouvet A., Felten A., Günther E., Ozegowski J.H., Alouf J.E. Streptococcal pyrogenic exotoxin A, streptolysin O, exoenzymes, serotype and biotype profiles of Streptococcus pyogenes isolates from patients with toxic shock syndrome and other severe infections. Zentralbl Bakteriol. 1997;286:421–433. - [doi: 10.1016/S0934-8840(97)80102-8]

27. Nasr-Eldahan S, Attia Shreadah M, Maher AM, El-Sayed Ali T, Nabil-Adam A. New vaccination approach using formalin-killed Streptococcus pyogenes vaccine on the liver of Oreochromis niloticus fingerlings. Sci Rep. 2024 Aug 7;14(1):18341. PMID: 39112606. - [doi: 10.1038/s41598-024-67198-0.]

28. ncbi.nlm.nih.gov [Internet]. Rockville Pike: National Center for Biotechnology Information. - https://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/

29. Nixon J, Hennessy J, Baird RW. Tracking trends in the Top End: clindamycin and erythromycin resistance in Group A Streptococcus in the Northern Territory, 2012-2023. Commun Dis Intell (2018). 2024 Jul 17;48. PMID: 39021124. - [doi: 10.33321/cdi.2024.48.31.]

30. Oliver-Gutierrez D, van der Veen RLP, Ros-Sánchez E, Segura-Duch G, Alonso T, Herranz-Cabarcos A, Matas J, Castro Seco R, Arcediano MÁ, Zapata MÁ, Oliveres J. Periorbital necrotizing fasciitis: clinical perspectives on nine cases. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2024 Jul 31. Epub ahead of print. PMID: 39085512. - [doi: 10.1007/s10096-024-04908-6.]

31. Panchaud A, Guy L, Collyn F, Haenni M, Nakata M, Podbielski A, Moreillon P, Roten CA. M-protein and other intrinsic virulence factors of Streptococcus pyogenes are encoded on an ancient pathogenicity island. BMC Genomics. 2009 Apr 27;10:198. PMID: 19397826; PMCID: PMC2683870. - [doi: 10.1186/1471-2164-10-198.]

32. Pastural É, McNeil SA, MacKinnon-Cameron D, Ye L, Langley JM, Stewart R, Martin LH, Hurley GJ, Salehi S, Penfound TA, Halperin S, Dale JB. Safety and immunogenicity of a 30-valent M protein-based group a streptococcal vaccine in healthy adult volunteers: A randomized, controlled phase I study. Vaccine. 2020 Feb 5;38(6):1384-1392. Epub 2019 Dec 13. PMID: 31843270 - [doi: 10.1016/j.vaccine.2019.12.005.]

33. Pietrocola G, Arciola CR, Rindi S, Montanaro L, Speziale P. Streptococcus agalactiae Non-Pilus, Cell Wall-Anchored Proteins: Involvement in Colonization and Pathogenesis and Potential as Vaccine Candidates. Front Immunol. 2018 Apr 5;9:602. PMID: 29686667; PMCID: PMC5900788. - [doi: 10.3389/fimmu.2018.00602.]

34. Rampersadh K, Engel KC, Engel ME, Moodley C. A survey of antibiotic resistance patterns among Group A Streptococcus isolated from invasive and non-invasive infections in Cape Town, South Africa. Heliyon. 2024 Jun 26;10(13):e33694. PMID: 39040411; PMCID: PMC11261099. - [doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e33694.]

35. Reglinski M., Lynskey N.N., Choi Y.J., Edwards R.J., Sriskandan S. Development of a multicomponent vaccine for Streptococcus pyogenes based on the antigenic targets of IVIG. J. Infect. 2016;72:450–459. - [doi: 10.1016/j.jinf.2016.02.002.]

36. Rivera-Hernandez T, Rhyme MS, Cork AJ, Jones S, Segui-Perez C, Brunner L, Richter J, Petrovsky N, Lawrenz M, Goldblatt D, Collin N, Walker MJ. Vaccine-Induced Th1-Type Response Protects against Invasive Group A Streptococcus Infection in the Absence of Opsonizing Antibodies. mBio. 2020 Mar 10;11(2):e00122-20. PMID: 32156809; PMCID: PMC7064752 - [doi: 10.1128/mBio.00122-20.]

37. Rivera-Hernandez T., Pandey M., Henningham A., Cole J., Choudhury B., Cork A.J., Gillen C.M., Ghaffar K.A., West N.P., Silvestri G., et al. Differing Efficacies of Lead Group A Streptococcal Vaccine Candidates and Full-Length M Protein in Cutaneous and Invasive Disease Models. mBio. 2016;7:e00618-16. - [doi: 10.1128/mBio.00618-16]

38. Schalk E, Genseke S, Zautner AE, Kaasch AJ. Detection of Streptococcus pyogenes in an atypical hematological diagnostic case. Infection. 2024 Jul 25. Epub ahead of print. PMID: 39060909 - [doi: 10.1007/s15010-024-02335-5.]

39. Smeesters PR, de Crombrugghe G, Tsoi SK, Leclercq C, Baker C, Osowicki J, Verhoeven C, Botteaux A, Steer AC. Global Streptococcus pyogenes strain diversity, disease associations, and implications for vaccine development: a systematic review. Lancet Microbe. 2024 Feb;5(2):e181-e193. Epub 2023 Dec 6. PMID: 38070538 - [doi: 10.1016/S2666-5247(23)00318-X.]

40. Spaulding AR, Salgado-Pabón W, Kohler PL, Horswill AR, Leung DY, Schlievert PM. Staphylococcal and streptococcal superantigen exotoxins. Clin Microbiol Rev. 2013 Jul;26(3):422-47. PMID: 23824366; PMCID: PMC3719495. - [doi: 10.1128/CMR.00104-12.]

41. Thomas S, Abraham A. Progress in the Development of Structure-Based Vaccines. Methods Mol Biol. 2022;2412:15-33. PMID: 34918239. - [doi: 10.1007/978-1-0716-1892-9_2.]

42. Troese MJ, Burlet E, Cunningham MW, Alvarez K, Bentley R, Thomas N, Carwell S, Morefield GL. Group A Streptococcus Vaccine Targeting the Erythrogenic Toxins SpeA and SpeB Is Safe and Immunogenic in Rabbits and Does Not Induce Antibodies Associated with Autoimmunity. Vaccines (Basel). 2023 Sep 20;11(9):1504. - [doi: 10.3390/vaccines1109150]

43. Ulrich RG. Vaccine based on a ubiquitous cysteinyl protease and streptococcal pyrogenic exotoxin A protects against Streptococcus pyogenes sepsis and toxic shock. J Immune Based Ther Vaccines. 2008 Oct 31;6:8. PMID: 18976486; PMCID: PMC2585077 - [doi: 10.1186/1476-8518-6-8.]

44. Walkinshaw DR, Wright MEE, Mullin AE, Excler JL, Kim JH, Steer AC. The Streptococcus pyogenes vaccine landscape. NPJ Vaccines. 2023 Feb 14;8(1):16. PMID: 36788225; PMCID: PMC9925938 - [doi: 10.1038/s41541-023-00609-x.]

45. Wang J, Ma C, Li M, Gao X, Wu H, Dong W, Wei L. Streptococcus pyogenes: Pathogenesis and the Current Status of Vaccines. Vaccines (Basel). 2023 Sep 21;11(9):1510. PMID: 37766186; PMCID: PMC10534548. - [doi: 10.3390/vaccines11091510.]

46. World Health Organization. The Current Evidence for the Burden of Group A Streptococcal Diseases; WHO: Geneva, Switzerland, 2005; pp. 1–52 - https://www.who.int/publications/i/item/WHO-FCH-CAH-05.07

47. Zachariadou, L.; Papaparaskevas, J.; Paraskakis, I.; Efstratiou, A.; Pangalis, A.; Legakis, N.J.; Tassios, P.T. Predominance of two M-types among erythromycin-resistant Group A Streptococci from Greek children. Clin. Microbiol. Infect. 2003, 9, 310–314 - [doi: 10.1046/j.1469-0691.2003.00493.x ]

48. Zeppa JJ, Kasper KJ, Mohorovic I, Mazzuca DM, Haeryfar SMM, McCormick JK. Nasopharyngeal infection by Streptococcus pyogenes requires superantigen-responsive Vβ-specific T cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Sep 19;114(38):10226-10231. Epub 2017 Aug 9. PMID: 28794279; PMCID: PMC5617250 - [doi: 10.1073/pnas.1700858114.]


Дополнительные файлы

1. 3138
Тема
Тип Прочее
Скачать (3MB)    
Метаданные ▾

Рецензия

Для цитирования:


Дуплик Н.В., Леонтьева Г.Ф., Крамская Т.А., Богатырева К.П., Гупалова Т.В., Бормотова Е.А., Королева И.В., Суворов А.Н. ТАРГЕТНАЯ ВАКЦИНАЦИЯ ПРОТИВ СТРЕПТОКОККА ГРУППЫ A: РЕКОМБИНАНТНАЯ ВАКЦИНА С ФРАГМЕНТАМИ SCPA И SPEA. Медицинская иммунология. https://doi.org/10.15789/1563-0625-TGA-3138

For citation:


Duplik N.V., Leontieva G.F., Kramskaya T.A., Bogatireva K.P., Gupalova T.V., Bormotova E.A., Koroleva I.V., Suvorov A.N. TARGETING GROUP A STREPTOCOCCUS WITH A RECOMBINANT CHIMERIC VACCINE: INTEGRATING SCPA AND SPEA FRAGMENTS. Medical Immunology (Russia). https://doi.org/10.15789/1563-0625-TGA-3138

Просмотров: 0


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1563-0625 (Print)
ISSN 2313-741X (Online)