Изучение адъювантных свойств клеточно-проникающих катионных дендримерных пептидов

Адъюванты являются важными компонентами вакцинных препаратов, в том числе аллерговакцин, позволяющими повысить их эффективность и безопасность. В настоящее время интерес мирового научного сообщества вызывает подход, основанный на включение адъюванта в состав молекулы иммуногена. Такие ковалентные адъюванты могут быть представлены веществами разных химических классов и, в частности, пептидами. Пептиды обладают такими преимуществами перед веществами других классов, как высокая эффективность и биодеградация, при этом дендримерные катионные пептиды зачастую способны к усиленной по сравнению с линейными пептидами транспортной способностью. В рамках данной работы была изучена способность усиливать индукцию IgG двух катионных дендримерных клеточно-проникающих пептидов с показанной ранее трансмембранной активностью: LTP и SA-40. Пептиды были получены твердофазным синтезом, охарактеризованы методами масс-спектрометрии и зонного капиллярного электрофореза. Для изучения адъювантной активности пептиды были конъюгированы с рекомбинантным протеином Bet v 1, представляющим собой мажорный аллерген пыльцы березы, полученным биотехнологически с использованием продуцента E. coli и очищенным хелатной хроматографией. Конъюгация проводилась по реакции Михаэля после модификации протеина малеимидной функцией. Очистка конъюгатов производилась гелевой хроматографией и диализом, эффективность конъюгации оценивалась электрофорезом в полиакриламидном геле. Конъюгаты и чистый rBet v 1 использовались для иммунизации лабораторных мышей BALB/c для сравнения уровней IgG к rBet v 1 после четырех инъекций без использования иных адъювантов. Сыворотки крови мышей изучались иммуноферментным анализом на уровне IgG против rBet v 1, что было целевым показателем, а также против самих конъюгатов и свободных пептидов LTP и SA-40. Установлено, что оба конъюгата ощутимо повышали уровень IgG к исходному протеину, при этом один из них, LTP-rBet v 1, также вызывал реактивность сыворотки как к самому себе, так и к свободному пептиду LTP. Повышение уровня IgG к rBet v 1 в случае LTP-rBet v 1 было приблизетльно четырехкратным, в случае SA-40-rBet v 1 – трехкратным. По результатам исследования сделаны выводы о наличии у исследуемых пептидов адъювантной активности, о возможных причинах наблюдаемых явлений и о перспективности дальнейших работ в данном направлении, при этом мы считаем, что структуры пептидов LTP и SA-40 могут быть впоследствии использованы в качестве референтных при разработке новых пептидных адъювантов, и в качестве ковалентного адъюванта может быть использован сам SA-40. В свою очередь, LTP, вероятно, может иметь перспективы использования также в качестве нековалентного адъюванта.

1. Кожихова К.В., Андреев С.М., Успенская Д.В., Шатилова А.В., Турецкий Е.А., Шатилов А.А., Лушникова А.А., Вишнякова Л.И., Шиловский И.П., Смирнов В.В., Кудлай Д.А., Хаитов М.Р. Суперкатионные пептидные дендримеры как векторы для доставки нуклеиновых кислот в клетки млекопитающих // Иммунология, 2022. Т. 43, № 3. С. 320-332.

2. Козулина И.Е., Курбачева О.М., Ильина Н.И. Аллергия сегодня. Анализ новых эпидемиологических данных // Российский аллергологический журнал, 2014. Т. 11, № 3. С. 3-10.

3. Apostólico J.D.S., Lunardelli V.A.S., Coirada F.C., Boscardin S.B., Rosa D.S. Adjuvants: classification, modus operandi, and licensing. J. Immunol. Res., 2016, Vol. 2016, 1459394. doi: 10.1155/2016/1459394.

4. Blanco-Pérez F., Papp G., Goretzki A., Möller T., Anzaghe M., Schülke S. Adjuvant allergen fusion proteins as novel tools for the treatment of type I allergies. Arch. Immunol. Ther. Exp. (Warsz), 2019, Vol. 67, no. 5, pp. 273-293.

5. Brazhnikov G., Smolnikov E., Litovkina A., Jiang T., Shatilov A., Tulaeva I., Tulaev M., Karaulov A., Poroshina A., Zhernov Yu., Focke-Tejkl M., Weber M., Akinfenwa O., Elisyutina O., Andreev S., Shilovskiy I., Shershakova N., Smirnov V., Fedenko E., Lepeshkova T.S., Beltyukov E.C., Naumova V.V., Kundi M., Khaitov M., Wiedermann U., Valenta R., Campana R. Natural human Bet v 1-specific IgG antibodies recognize nonconformational epitopes whereas IgE reacts with conformational epitopes. Allergy, 2023, Vol. 78, no. 12, pp. 3136-3153.

6. Del Giudice G., Rappuoli R., Didierlaurent A.M. Correlates of adjuvanticity: A review on adjuvants in licensed vaccines. Semin. Immunol., 2018, Vol. 39, pp. 14-21.

7. DuToit G., Smith P., Muraro A., Fox A.T., Roberts G., Ring J., Worm M. Identifying patients at risk of anaphylaxis. World Allergy Organ. J., 2024, Vol. 17, no. 6, 100904. doi: 10.1016/j.waojou.2024.100904

8. Facciolà A., Visalli G., Laganà A., Di Pietr A. An overview of vaccine adjuvants: current evidence and future perspectives. Vaccines, 2022, Vol. 10, no. 5, 819. doi: 10.3390/vaccines10050819.

9. Gamazo C., D’Ameli C., Gastaminza G., Ferrer M., Irache J.M. (2017) Adjuvants for allergy immunotherapeutics. Hum. Vaccin. Immunother., 2017, Vol. 13, no. 10, pp. 2416-2427.

10. Kozhikhova K.V., Shilovskiy I.P., Shatilov A.A., Timofeeva A.V., Turetskiy E.A., Vishniakova L.I., Nikolskii A.A., Barvinskaya E.D., Karthikeyan S., Smirnov V.V., Kudlay D.A., Andreev S.M., Khaitov M.R. Linear and dendrimeric antiviral peptides: Design, chemical synthesis and activity against human respiratory syncytial virus. J. Mater. Chem. B, 2020, Vol. 8, no. 13, pp. 2607-2617.

11. Li Q., Li Z., Deng N., Ding F., Li Y., Cai H. Built-in adjuvants for use in vaccines. Eur. J. Med. Chem., 2022, Vol. 227, 113917. doi: 10.1016/j.ejmech.2021.113917.

12. Lingnau K., Riedl K., von Gabain A. IC31® and IC30, novel types of vaccine adjuvant based on peptide delivery systems. Expert Rev. Vaccines, 2007, Vol. 6, no. 5, pp. 741-746.

13. Luo K., Li C., Wang G., Nie Y., He B., Wu Y., Gu Z. Peptide dendrimers as efficient and biocompatible gene delivery vectors: Synthesis and in vitro characterization. J. Control. Release, 2011, Vol. 155, no. 1, pp. 77-87.

14. McKee A.S., Marrack P. Old and new adjuvants. Curr. Opin. Immunol., 2017, Vol. 47, pp. 44-51.

15. Mueller R.S. Allergen-specific immunotherapy. Vet. Allergy, 2013, pp. 85-89.

16. Nagpal G., Chaudhary K., Agrawal P., Raghava G.P. Computer-aided prediction of antigen presenting cell modulators for designing peptide-based vaccine adjuvants. J. Transl. Med., 2018, Vol. 16, pp. 1-15.

17. Ogawa C., Liu Y.J., S Kobayashi K. Muramyl dipeptide and its derivatives: peptide adjuvant in immunological disorders and cancer therapy. Curr. Bioact. Compd., 2011, Vol. 7, no. 3, pp. 180-197.

18. Ring J., Gutermuth J. 100 years of hyposensitization: history of allergen-specific immunotherapy (ASIT). Allergy, 2011, Vol. 66, no. 6, pp. 713-724.

19. Rudra J.S., Tian Y.F., Jung J.P., Collier J.H. A self-assembling peptide acting as an immune adjuvant. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2010, Vol. 107, no. 2, pp. 622-627.

20. Stawikowski M., Fields G.B. Introduction to peptide synthesis. Curr. Protoc. Protein Sci., 2012, Chapter 18, pp. 18.1.1-18.1.13.

21. Vogel F.R. Improving vaccine performance with adjuvants. Clin. Infect. Dis., 2000, Vol. 30, no. 3, pp. 266-270.