Development of a method for detection of specific antibodies to E protein of yellow fever virus (Flaviviridae: Flavivirus) by enzyme immunoassay

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Yellow fever (YF) remains one of the most common natural focal infectious diseases in the world. In connection with the increasing tourist flow to countries endemic for YF, the discovery of stable populations of Aedes aegypti and Ae. albopictus which are the main vectors of the yellow fever virus (YFV), in the southern regions of Russia, and the fact that in medical institutions in our country it is possible to obtain a live attenuated vaccine against YF, but there is no way to evaluate the effectiveness of vaccination, the question arises of the development and implementation of diagnostic kits for detecting antibodies (AB) to the pathogen by enzyme immunoassay (ELISA).

The aim of this study was to develop a method for detecting specific IgG antibodies to the E protein of YFV by ELISA and assessing its diagnostic characteristics.

Materials and methods. A specific cDNA was synthesized by reverse transcription on an RNA template of YFV isolated on a cell culture of Aedes albopictus clone C6/36, and a fragment of the genome coding the YFV E protein was amplified and subsequently cloned into the plasmid pET160 (Thermo Fisher Scientific, USA). The resulting gene fragment was used as a DNA template to obtain a recombinant analog of the third domain of the YFV E protein in Escherichia coli cells (BL-21(DE3)). Next, the immunogenicity of the obtained antigen was evaluated and the analysis conditions were optimized.

Results. The optimal conditions for the production of the obtained recombinant E protein of YFV were determined, its specificity was confirmed by immunological methods (Western blot and ELISA), sorption buffers and blocking solutions were selected, and sensitivity and specificity of detection of antibodies to YFV using the recombinant antigen were assessed.

Conclusion. A method for the detection of specific IgG antibodies to the YFV E protein by ELISA was developed. This diagnostic kit can be used both to study the protective properties of the YF vaccine and to detect imported cases of infection in non-endemic areas.

About the authors

Ekaterina I. Krivosheina

FSSI State Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mikkartash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-5181-0415
Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk region

Mikhail Y. Kartashov

FSSI State Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor); Novosibirsk State University

Author for correspondence.
Email: mikkartash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7857-6822

Ph.D. (Biol.), Senior Researcher, Department of Molecular Virology of Flaviviruses and Viral Hepatitis

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk region; Novosibirsk

Ekaterina V. Naidenova

FSSI Russian Research Anti-Plague Institute «Microbe» of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mikkartash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6474-3696
Russian Federation, Saratov

Nikita D. Ushkalenko

FSSI State Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mikkartash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2171-7444
Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk region

Stepan A. Pyankov

FSSI State Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mikkartash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-6593-6614
Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk region

Vladimir A. Ternovoi

FSSI State Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mikkartash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1275-171X
Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk region

Valery B. Loktev

FSSI State Scientific Center of Virology and Biotechnology “Vector”of the Federal Service for Surveillance of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mikkartash@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0229-321X
Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk region

References

  1. WHO. Health topic. Yellow fever. Available at: https://www.who.int/health-topics/yellow-fever
  2. L’vov D.K., ed. Medical Virology: Manual [Meditsinskaya virusologiya: rukovodstvo]. Moscow: MIA; 2008. (in Russian)
  3. Lindenbach B.D., Rice C.M. Molecular biology of flaviviruses. Adv. Virus Res. 2003; 59: 23–61. https://doi.org/10.1016/s0065-3527(03)59002-9
  4. Douam F., Ploss A. Yellow fever virus: Knowledge gaps impeding the fight against an old foe. Trends Microbiol. 2018; 26(11): 913–28. https://doi.org/10.1016/j.tim.2018.05.012
  5. Monath T.P. Yellow fever: an update. Lancet Infect. Dis. 2001; 1(1): 11–20. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(01)00016-0
  6. Ganushkina L.A., Dremova V.P. Mosquitoes Aedes aegypti L. and Aedes albopictus skuse – a new biological threat to the south of Russia. Meditsinskaya parazitologiya i parazitarnye bolezni. 2012; (3): 49–55. (in Russian)
  7. Ganushkina L.A., Tanygina E.Yu., Bezzhonova O.V., Sergiev V.P. On the detection of Aedes (Stegomyia) albopictuss mosquitoes on the territory of the Russian Federation. Meditsinskaya parazitologiya i parazitarnye bolezni. 2012; (1): 3–4. (in Russian)
  8. Kovalenko I.S., Yakunin S.N., Abibulaev D.E., Vladychak V.V., Boroday N.V., Smelyanskiy V.P., et al. Obnaruzhenie Aedes (Stegomyia) albopictus (Skuse, 1895) v Krymu. Problemy osobo opasnykh infektsiy. 2020; (2): 135–7. https://doi.org/10.21055/0370-1069-2020-2-135-137 (in Russian)
  9. Yasyukevich V.V., Popov I.O., Titkina S.N., Yasyukevich N.V. Adventive species of Aedes in Russia – the risk assessment of a new biological threat to the health of the population of Russia. Problemy ekologicheskogo monitoringa i modelirovaniya ekosistem. 2017; 28(3): 51–71. https://doi.org/10.21513/0207-2564-2017-3-51-71 (in Russian)
  10. Department of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare in the Udmurt Republic. On the prevention of yellow fever; 2022. Available at: https://18.rospotrebnadzor.ru/content/354/110271/ (in Russian)
  11. Krivosheina E.I., Kartashov M.Yu., Naydenova E.V. Advanced laboratory methods for detecting yellow fever pathogen. Problemy osobo opasnykh infektsiy. 2021; (2): 24–32. https://doi.org/10.21055/0370-1069-202-2-21-32 (in Russian)
  12. Heinz F.X., Stiasny K., Püschner-Auer G., Holzmann H., Allison S.L., Mandl C.W., et al. Structural changes and functional control of the tick-borne encephalitis virus glycoprotein E by the heterodimeric association with protein prM. Virology. 1994; 198(1): 109–17. https://doi.org/10.1006/viro.1994.1013
  13. Chávez J.H., Silva J.R., Amarilla A.A., Moraes Figueiredo L.T. Domain III peptides from flavivirus envelope protein are useful antigens for serologic diagnosis and targets for immunization. Biologicals. 2010; 38(6): 613–8. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2010.07.004
  14. Volk D.E., May F.J., Gandham S.H., Anderson A., Von Lindern J.J., Beasley D.W., et al. Structure of yellow fever virus envelope protein domain III. Virology. 2009; 394(1): 12–8. https://doi.org/10.1016/j.virol.2009.09.001
  15. Radaeva I.F., Nechaeva E.A., Drozdov I.G. Collection of Cell Cultures of the Federal State Budgetary Institution of the World Bank «Vector» of Rospotrebnadzor [Kollektsiya kul’tur kletok FBUN GNTs VB «Vektor» Rospotrebnadzora]. Novosibirsk: TsERIS; 2009. (in Russian)
  16. Marshall O.J. PerlPrimer: cross-platform, graphical primer design for standard, bisulphite and real-time PCR. Bioinformatics. 2004; 20(15): 2471–2. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bth254
  17. National Center for Biotechnology Information. GenBank Overview. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/
  18. Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M.; UGENE team. Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit. Bioinformatics. 2012; 28(8): 1166–7. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/bts091
  19. Kumar S., Stecher G., Tamura K. MEGA7: Molecular evolutionary genetics analysis version 7.0 for bigger datasets. Mol. Biol. Evol. 2016; 33(7): 1870–4. https://doi.org/10.1093/molbev/msw054
  20. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature. 1970; 227(5259): 680–5. https://doi.org/10.1038/227680a0

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic representation of YFV viral RNA and polyprotein. Arrows indicate cleavage sites in the polyprotein that are processed by cellular (red arrows) or viral (green arrows) proteases.

Download (93KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Electrophoregram of E. coli BL-21 (DE3) cell lysates and purified recombinant protein in 15% PAGE-electrophoresis with SDS: 0 – before IPTG induction; 1–7 – incubation at 25°C under various conditions: 1–3 incubation for 5 hours after adding IPTG at concentrations of 0.1, 1 and 10 mM, respectively; 4–6 – incubation for 18 hours after adding IPTG at concentrations of 0.1, 1 and 10 mM, respectively; 7 – 18 hours after adding IPTG at concentration 1 mM/ml; 8 – purified recombinant protein. The arrow indicates the position of the recombinant YFV E protein . M – marker. (IPTG – isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside; YFV – yellow fever virus).

Download (98KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The results of the detection of the purified antigen by Western blotting: lane 1 – treated with serum containing antibodies to the dengue virus; lane 2 – serum that does not contain antibodies to YFV, TBEV, HCV, dengue virus; lane 3 – blood serum with antibodies to YFV. The arrow indicates the position of the recombinant YFV E protein. YFV – yellow fever virus; TBEV – tick-borne encephalitis virus; HCV – hepatitis C virus.

Download (45KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The results of ELISA performed to determine the optimal conditions for the sorption of the recombinant YFV antigen (dilution of blood serum 1 : 100).

Download (264KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Krivosheina E.I., Kartashov M.Y., Naidenova E.V., Ushkalenko N.D., Pyankov S.A., Ternovoi V.A., Loktev V.B.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».