Proof-of-Concept Study of Liposomes with a Set of SARS-CoV-2 Viral T-Cell Epitopes as a Vaccine

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Potential nonameric epitopes of CD8+ T lymphocytes were selected from the composition of structural, accessory, and non-structural proteins of SARS-CoV-2 virus (13 peptides) and a 15-mer epitope of CD4+ T lymphocytes, from the S-protein, based on the analysis of publications on genome-wide immunoinformatic analysis of T-cell epitopes of the virus (Wuhan strain), as well as a number of clinical studies of immunodominant epitopes among patients recovering from COVID-19 disease. The peptides were synthesized and five compositions of 6–7 peptides were included in liposomes from egg phosphatidylcholine and cholesterol (~200 nm size) obtained by extrusion. After double subcutaneous immunization of conventional mice, activation of cellular immunity was assessed by the level of cytokine synthesis by splenocytes in vitro in response to stimulation with relevant peptide compositions. Liposomal formulation exhibiting the best result in terms of the formation of specific cellular immunity in response to vaccination was selected for further experiments. Evaluation of the protective efficacy of this formulation in an infectious mouse model showed a positive trend in the frequency of occurrence of hyaline-like membranes in the lumen of the alveoli, as well as a somewhat lower severity of microcirculatory disorders. The latter circumstance can potentially help reduce the severity of the disease and prevent its adverse outcomes. A method to produce liposome preparations with peptide compositions for long-term storage is under development.

About the authors

D. S. Tretiakova

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 117997, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 16/10

E. V. Svirshchevskaya

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 117997, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 16/10

M. V. Konovalova

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 117997, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 16/10

K. S. Plokhikh

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 123182, Moscow, pl. Kurchatova 1

V. A. Kazakov

Pushchino Branch of Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 142290, Pushchino, ul. Institutskaya 8

G. B. Telegin

Pushchino Branch of Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 142290, Pushchino, ul. Institutskaya 8

A. S. Chernov

Pushchino Branch of Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 142290, Pushchino, ul. Institutskaya 8

V. A. Gushchin

Gamaleya National Research Center for Epidemiology and Microbiology, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 123098, Moscow, ul. Gamaleya 18

D. V. Vasina

Gamaleya National Research Center for Epidemiology and Microbiology, Ministry of Healthcare of the Russian Federation

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 123098, Moscow, ul. Gamaleya 18

N. S. Egorova

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 117997, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 16/10

I. A. Boldyrev

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 117997, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 16/10

N. R. Onishchenko

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 117997, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 16/10

A. S. Alekseeva

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 117997, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 16/10

E. L. Vodovozova

Shemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: elvod@lipids.ibch.ru
Russia, 117997, Moscow, ul. Miklukho-Maklaya 16/10

References

  1. Delany I., Rappuoli R., De Gregorio E. // EMBO Mol. Med. 2014. V. 6 (6). P. 708–720.
  2. De Temmerman M.-L., Rejman J., Demeester J., Irvine D.J., Gander B., De Smedt S.C. // Drug Discov. Today. 2011. V. 16 (13-14). P. 569–582.
  3. Reed S., Orr M., Fox C. // Nat. Med. 2013. V. 19. P. 1597–1608.
  4. Kawai T., Akira S. // Nat. Immunol. 2010. V. 11. P. 373–384.
  5. Allison A., Gregoriadis G. // Nature. 1974. V. 252 (5480). P. 252.
  6. Schwendener R.A. // Ther. Adv. Vaccines. 2014. V. 2 (6). P. 159–182.
  7. Perrie Y., Crofts F., Devitt A., Griffiths H.R., Kastner E., Nadella V. // Adv. Drug. Deliv. Rev. 2016. V. 99 (Pt A). P. 85–96.
  8. Nisini R., Poerio N., Mariotti S., De Santis F., Fraziano M. // Front. Immunol. 2018. V. 9. P. 155.
  9. Bernasconi V., Norling K., Bally M., Höök F., Lycke N.Y. // J. Immunol. Res. 2016. V. 2016. P. 5482087.
  10. Третьякова Д.С., Водовозова Е.Л. // Биол. мембраны. 2022. Т. 39. С. 85–106. [Tretiakova D.S., Vodovozova E.L. // Biochem. (Mosc.) Suppl. Ser. A Membr. Cell Biol. 2022. V. 16 (1). P. 1–20.]
  11. Gayed P.M. // Yale J. Biol. Med. 2011. V. 84 (2). P. 131–138.
  12. Hemmi H., Takeuchi O., Kawai T., Kaisho T., Sato S., Sanjo H., Matsumoto M., Hoshino K., Wagner H., Takeda K., Akira S. // Nature. 2000. V. 408. P. 740–745.
  13. Lee Y., Lee Y.S., Cho S.Y., Kwon H.J. // Adv. Protein Chem. Struct. Biol. 2015. V. 99. P. 75–97.
  14. Purcell A.W., McCluskey J., Rossjohn J. // Nat. Rev. Drug. Discov. 2007. V. 6 (5). P. 404–414.
  15. Ohno S., Kohyama S., Taneichi M., Moriya O., Hayashi H., Oda H., Mori M., Kobayashi A., Akatsuka T., Uchida T., Matsui M. // Vaccine. 2009. V. 27. P. 3912–3920.
  16. Kohyama S., Ohno S., Suda T., Taneichi M., Yokoyama S., Mori M., Kobayashi A., Hayashi H., Uchida T., Matsui M. // Antiviral Res. 2009. V. 84. P. 168–177.
  17. Heuts J., Varypataki E.M., van der Maaden K., Romeijn S., Drijfhout J.W., van Scheltinga A.T., Ossendorp F., Jiskoot W. // Pharm. Res. 2018. V. 35. P. 207.
  18. Dhakal S., Cheng X., Salcido J., Renu S., Bondra K., Lakshmanappa Y.S., Misch C., Ghimire S., Feliciano-Ruiz N., Hogshead B., Krakowka S., Carson K., McDonough J., Lee C.W., Renukaradhya G.J. // Int. J. Nanomedicine. 2018. V. 13. P. 6699–6715.
  19. Mishra S. // R. Soc. Open Sci. 2020. V. 7. P. 201141.
  20. Fast E., Altman R.B., Chen B. // Potential T-cell and B‑cell Epitopes of 2019-nCoV. bioRxiv preprint. This version posted March 18, 2020. https://doi.org/10.1101/2020.02.19.955484
  21. Kalita P., Padhi A.K., Zhang K.Y.J., Tripathi T. // Microb. Pathogenesis. 2020. V. 145. P. 104236.
  22. Le Bert N., Tan A.T., Kunasegaran K., Tham C.Y.L., Hafezi M., Chia A., Chng M.H.Y., Lin M., Tan N., Linster M., Chia W.N., Chen M.I.-C., Wang L.-F., Ooi E.E., Kalimuddin S., Tambyah P.A., Low J.G.-H., Tan Y.-J., Bertoletti A. // Nature. 2020. V. 584. P. 457–462. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2550-z
  23. Ferretti A.P., Tomasz Kula T., Wang Y., Nguyen D.M.V., Weinheime A., Dunlap G.S., Xu Q., Nabilsi N., Perullo C.R., Cristofaro A.W., Whitton H.J., Virbasius A., Olivier K.J., Jr., Buckner L.R., Alistar A.T., Whitman E.D., Bertino S.A., Chattopadhyay S., MacBeath G. // Immunity. 2020. V. 53. P. 1095–1107.e3. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.10.006
  24. Snyder T.M., Gittelman R.M., Klinger M. // Magnitude and Dynamics of the T-Cell Response to SARS-CoV-2 Infection at Both Individual and Population Levels. medRxiv preprint. This version posted August 4, 2020. https://doi.org/10.1101/2020.07.31.20165647
  25. Nelde A., Bilich T., Heitmann J.S., Maringer Y., Salih H.R., Roerden M., Lübke M., Bauer J., Rieth J., Wacker M., Peter A., Hörber S., Traenkle B., Kaiser P.D., Rothbauer U., Becker M., Junker D., Krause G., Strengert M., Schneiderhan-Marra N., Templin M.F., Joos T.O., Kowalewski D.J., Stos-Zweifel V., Fehr M., Rabsteyn A., Mirakaj V., Karbach J., Jäger E., Graf M., Gruber L.-C., Rachfalski D., Preuß B., Hagelstein I., Märklin M., Bakchoul T., Gouttefangeas C., Kohlbacher O., Klein R., Stevanović S., Rammensee H.-G., Walz J.S. // Nat. Immunol. 2021. V. 22. P. 74–85. https://doi.org/10.1038/s41590-020-00808-x
  26. Quadeer A.A., Ahmed S.F., McKay M.R. // Cell Rep. Med. 2021. V. 2. P. 100312. https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2021.100312
  27. Mouritsen O.G., Jorgenson K. // Chem. Phys. Lipids. 1994. V. 73. P. 3–25.
  28. Markwell M., Haas S., Bieber L., Tolbert N.E. // Anal. Biochem. 1978. V. 210. P. 206–210.
  29. Chen W., Huang L. // Mol. Pharm. 2008. V. 5. P. 464–471.
  30. Mansourian M., Badiee A., Jalali S.A., Shariat S., Yazdani M., Amin M., Jaafari M.R. // Immunol. Lett. 2014. V. 162. P. 87–93.
  31. Schmidt S.T., Foged C., Korsholm K.S., Rades T., Christensen D. // Pharmaceutics. 2016. V. 8. P. 7.
  32. Ludewig B., Barchiesi F., Pericin M., Zinkernagel R.M., Hengartner H., Schwendener R.A. // Vaccine. 2001. V. 19 (1). P. 23–32.
  33. Engler O.B., Schwendener R.A., Dai W.J., Wolk B., Pichler W., Moradpour D., Brunner T., Cerny A. // Vaccine. 2004. V. 23 (1). P. 58–68.
  34. Dalwadi G, Benson HA, Chen Y. // Pharm. Res. 2005. V. 22 (12). P. 2152–2162.
  35. Dedoni S., Avdoshina V., Camoglio C., Siddi C., Fratta W., Scherma M., Fadda P. // Molecules. 2022. V. 27 (13). P. 4142.
  36. Kryukova E.V., Egorova N.S., Kudryavtsev D.S., Lebedev D.S., Spirova E.N., Zhmak M.N., Garifulina A.I., Kasheverov I.E., Utkin Y.N., Tsetlin V.I. // Front. Pharmacol. 2019. V. 10. P. 748.
  37. Tkachuk A.P., Gushchin V.A., Potapov V.D., Demidenko A.V., Lunin V.G., Gintsburg A.L. // PLoS One. 2017. V. 12 (4). P. e0176784.
  38. Chernov A.S., Minakov A.A., Kazakov V.A., Rodionov M.V., Rybalkin I.N., Vlasik T.N., Yashin D.V., Saschenko L.P., Kudriaeva A.A., Belogurov A.A., Smirnov I.V., Loginova S.Y., Schukina V.N., Savenko S.V., Borisevich S.V., Zykov K.A., Gabibov A.G., Telegin G.B. // Inflamm. Res. 2022. V. 71 (5–6). P. 627–639.
  39. Mann P.C., Vahle J., Keenan C.M., Baker J.F., Bradley A.E., Goodman D.G., Harada T., Herbert R., Kaufmann W., Kellner R., Nolte T., Rittinghausen S., Tanaka T. // Toxicol. Pathol. 2012. V. 40 (Suppl. 4). P. 7S–13S.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (249KB)
3.

Download (571KB)
4.

Download (249KB)
5.

Download (5MB)
6.

Download (2MB)

Copyright (c) 2022 Д.С. Третьякова, А.С. Алексеева, Н.Р. Онищенко, И.А. Болдырев, Н.С. Егорова, Д.В. Васина, В.А. Гущин, А.С. Чернов, Г.Б. Телегин, В.А. Казаков, К.С. Плохих, М.В. Коновалова, Е.В. Свирщевская, Е.Л. Водовозова

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».