Immunological properties of a chimeric protein containing the major capsid protein of echovirus 30 (Picornaviridae: Enterovirus: Enterovirus betacoxsackie)

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Enterovirus infection, widespread in the world and in Russia, is characterized by a variety of clinical forms, one of which is serous meningitis. The most common cause of enterovirus meningitis in children is echovirus 30 (E30). Previously, we obtained a chimeric protein consisting of the S domain of norovirus VP1 protein(SN), fused into one molecule with VP1 protein of E30 (SN-VP1E30), which in the future can be used to develop a vaccine for the prevention of enterovirus meningitis caused by the E30 virus.

The aim of this work was to study the immunological properties of the SN-VP1E30 protein.

Materials and methods. Balb/c mice and a guinea pig were immunized with the SN-VP1E30 protein. The production of IgG and IgM antibodies was studied by ELISA. The interaction of antibodies against SN-VP1E30 with virions of enteroviruses E30 of different genotypes was studied by electron microscopy. The reaction of neutralization of E30 by antibodies was carried out in vitro in RD cells.

Results. In mice immunized with SN-VP1E30 without adjuvant, the average titers of total antibodies against E30 VP1 protein were 1 : 19,000. The use of adjuvant increased the average titer of antibodies by 3 times. The level of IgM antibodies was significantly lower and amounted to, on average, 1 : 1500. Using immunoelectron microscopy, it was shown that guinea pig antibodies against chimeric SN-VP1E30 are able to bind virions of E30 genotypes h and eC2. Mouse and guinea pig antibodies were able to neutralize E30 in RD cell line. Neutralizing antibody titers in mice varied from 20 to 40, and were 40 in guinea pigs.

Conclusion. The immunogenicity of SN-VP1E30 in two animal species and the ability of antibodies to bind and neutralize enterovirus E30 allows us to propose it as an antigen in a vaccine for the prevention of diseases caused by E30.

About the authors

Dmitry A. Melentev

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Author for correspondence.
Email: dim-melente@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2441-6874

Junior Researcher, laboratory of immunochemistry 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Dmitry V. Novikov

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: novikov.dv75@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7049-6935

PhD, Leading Researcher, laboratory of immunochemistry 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Ekaterina V. Mokhonova

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: ekaterinamohonova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9742-7646

researcher, laboratory of immunochemistry 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Nadezhda A. Novikova

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: novikova_na@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3710-6648

Dr. Sci., Professor, Leading Researcher, Head of the laboratory of molecular epidemiology of viral infections 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Alexander Yu. Kashnikov

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mevirfc@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1033-7347

Researcher, laboratory of molecular epidemiology of viral infections 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Svetlana G. Selivanova

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: svetafor22@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6610-1774

PhD, Senior researcher, laboratory of molecular epidemiology of viral infections 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Lyudmila N. Golitsyna

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: lyudmila_galitzina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8064-4476

PhD, Leading Researcher, laboratory of molecular epidemiology of viral infections 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Vladislav A. Lapin

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: fridens.95@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5905-5722

Junior Researcher, laboratory of immunochemistry 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Maria I. Tsyganova

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: maria_che@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2811-6844

PhD, Leading Researcher, laboratory of immunochemistry 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Dmitry E. Zaitsev

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mitya.zaitseff@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7663-6924

Senior Lab Assistant, laboratory of immunochemistry 

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

Viktor V. Novikov

Academician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)

Email: mbre@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2449-7213

Dr. Sci., Professor, Leading Researcher, Head of the laboratory of immunochemistry

Russian Federation, 603950, Nizhny Novgorod

References

  1. Golitsyna L.N., Kashnikova A.D., Polyanina A.V., Zaitseva N.N., Mikhailova Yu.M., Cherepanova E.A. Enterovirus (non-polio) infection in the Russian Federation in 2023. In: Incidence, Etiological Structure and Prevention Issues of Enterovirus (Non-Polio) Infection: Electronic Resource [Zabolevaemost’, etiologicheskaya struktura i voprosy profilaktiki enterovirusnoi (nepolio) infektsii: Informatsionnyi byulleten’]. Nizhnii Novgorod; 2024: 3–8. Available at: https://www.nniiem.ru/file/razrabotki/2024/nniiem-inf-byulleten-n-11-po-evi-za-2023-dlya-sayta-korr-oformlenie-novikova-na.pdf (in Russian)
  2. Wallace G.S., Curns A.T., Weldon W.C., Oberste M.S. Seroprevalence of poliovirus antibodies in the United States population, 2009–2010. BMC Public Health. 2016; 16: 721. https://doi.org/10.1186/s12889-016-3386-1
  3. Zhu R., Cheng T., Yin Z., Liu D., Xu L., Li Y., et al. Serological survey of neutralizing antibodies to eight major enteroviruses among healthy population. Emerg. Microbes Infect. 2018; 7(1): 2. https://doi.org/10.1038/s41426-017-0003-z
  4. Huang K.A. Structural basis for neutralization of enterovirus. Curr. Opin. Virol. 2021; 51: 199–206. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2021.10.006
  5. Al-Barwani F., Donaldson B., Pelham S.J., Young S.L., Ward V.K. Antigen delivery by virus-like particles for immunotherapeutic vaccination. Ther. Deliv. 2014; 5(11): 1223–40. https://doi.org/10.4155/tde.14.74
  6. Chroboczek J., Szurgot I., Szolajska E. Virus-like particles as vaccine. Acta Biochim. Pol. 2014; 61(3): 531–9.
  7. Ye X., Ku Z., Liu Q., Wang X., Shi J., Zhang Y., et al. Chimeric virus-like particle vaccines displaying conserved enterovirus 71 epitopes elicit protective neutralizing antibodies in mice through divergent mechanisms. J. Virol. 2014; 88(1): 72–81. https://doi.org/10.1128/JVI.01848-13
  8. Novikov D.V., Melentev D.A., Mokhonov V.V., Kashnikov A.Yu., Novikova N.A., Lapin V.A., et al. Construction of Norovirus (Caliciviridae: Norovirus) virus-like particles containing VP1 of the Echovirus 30 (Picornaviridae: Enterovirus: Enterovirus B). Voprosy virusologii. 2021; 66(5): 383–9. https://doi.org/10.36233/0507-4088-79 https://elibrary.ru/mkbqet (in Russian)
  9. Lapin V.A., Novikov D.V., Mokhonova E.V., Melentyev D.A., Tsyganova M.I., Zaitsev D.E., et al. Production of recombinant norovirus VP1 protein and its antigenic and immunogenic properties. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2024; 101(5): 661–7. https://doi.org/10.36233/0372-9311-552 https://elibrary.ru/ubmktf (in Russian)
  10. Melentev D.A., Novikov D.V., Lapin V.A., Mokhonova E.V., Tsiganova M.I., Manakova E.A., et al. Blood anti-surface proteins Echovirus 30 (Enterovirus, Picornaviridae) antibodies in residents of the Nizhny Novgorod region. Infektsiya i immunitet. 2024; 14(6): 1179–86. https://doi.org/10.15789/2220-7619-BAC-16103 https://elibrary.ru/exbfif (in Russian)
  11. Nix W.A., Oberste M.S., Pallansch M.A. Sensitive, seminested PCR amplification of VP1 sequences for direct identification of all enterovirus serotypes from original clinical specimens. J. Clin. Microbiol. 2006; 44(8): 2698–704. https://doi.org/10.1128/JCM.00542-06
  12. Muslin C., Kain A.M., Bessaud M., Blondel B., Delpeyroux F. Recombination in enteroviruses, a multi-step modular evolutionary process. Viruses. 2019; 11(9): 859. https://doi.org/10.3390/v11090859
  13. Yuan J., Tang X., Yin K., Tian J., Rui K., Ma J., et al. GITRL as a genetic adjuvant enhances enterovirus 71 VP1 DNA vaccine immunogenicity. Immunol. Res. 2015; 62(1): 81–8. https://doi.org/10.1007/s12026-015-8637-1
  14. Foo D.G., Alonso S., Phoon M.C., Ramachandran N.P., Chow V.T., Poh C.L. Identification of neutralizing linear epitopes from the VP1 capsid protein of Enterovirus 71 using synthetic peptides. Virus Res. 2007; 125(1): 61–8. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2006.12.005
  15. Collins K.A., Snaith R., Cottingham M.G., Gilbert S.C., Hill A.V.S. Enhancing protective immunity to malaria with a highly immunogenic virus-like particle vaccine. Sci. Rep. 2017; 7: 46621. https://doi.org/10.1038/srep46621
  16. Wu C.N., Lin Y.C., Fann C., Liao N.S., Shih S.R., Ho M.S. Protection against lethal enterovirus 71 infection in newborn mice by passive immunization with subunit VP1 vaccines and inactivated virus. Vaccine. 2001; 20(5-6): 895–904. https://doi.org/10.1016/s0264-410x(01)00385-1
  17. Zhou S.L., Ying X.L., Han X., Sun X.X., Jin Q., Yang F. Characterization of the enterovirus 71 VP1 protein as a vaccine candidate. J. Med. Virol. 2015; 87(2): 256–62. https://doi.org/10.1002/jmv.24018
  18. Xia M., Huang P., Sun C., Han L., Vago F.S., Li K., et al. Bioengineered Norovirus S60 nanoparticles as a multifunctional vaccine platform. ACS Nano. 2018; 12(11): 10665–82. https://doi.org/10.1021/acsnano.8b02776
  19. Zhu W., Liu Z., Zheng X., Li J., Lu K., Jiang X., et al. A broad and potent IgM antibody against tetra-EV-As induced by EVA71 and CVA16 co-immunization. Vaccine. 2021; 39(44): 6510–9. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2021.09.056
  20. Zhu W., Li J., Wu Z., Li H., Zhang Z., Zhu X., et al. Dual blockages of a broad and potent neutralizing IgM antibody targeting GH loop of EV-As. Immunology. 2023; 169(3): 292–308. https://doi.org/10.1111/imm.13629
  21. Golitsyna L.N., Zverev V.V., Epifanova N.V., Sashina T.A., Kashnikov A.Yu., Sozonov D.V., et al. Enterovirus (non-polio) infection in the Russian Federation in 2017. In: Incidence, Etiological Structure and Prevention Issues of Enterovirus (Non-Polio) Infection: Electronic Resource [Zabolevaemost’, etiologicheskaya struktura i voprosy profilaktiki enterovirusnoi (nepolio) infektsii: Informatsionnyi byulleten’]. Nizhnii Novgorod; 2024: 3–8. Available at: https://nniiem.ru/file/razrabotki/2018/byulleten-evi-2017-n5-may-18-1.pdf (in Russian)
  22. Chen D., Duggan C., Texada D.E., Reden T.B., Kooragayala L.M., Langford M.P. Immunogenicity of enterovirus 70 capsid protein VP1 and itsnon-overlapping N- and C-terminal fragments. Antiviral Research. 2005; 66: 111–117. https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2005.02.004.
  23. Prasad B.V., Hardy M.E., Dokland T., Bella J., Rossmann M.G., Estes M.K. X-ray crystallographic structure of the Norwalk virus capsid. Science. 1999; 286(5438): 287–90. https://doi.org/10.1126/science.286.5438.287

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Comparison of antibody titers to VP1E30 and SN proteins after immunization of mice with the chimeric SN-VP1E30 protein.

Download (115KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Comparison of the avidity indices of antibodies against VP1E30 and SN after immunization of mice with the chimeric protein SN-VP1E30.

Download (168KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Electron micrographs of immune complexes. The bar represents 100 nm.

Download (305KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Melentev D.A., Novikov D.V., Mokhonova E.V., Novikova N.A., Kashnikov A.Y., Selivanova S.G., Golitsyna L.N., Lapin V.A., Tsyganova M.I., Zaitsev D.E., Novikov V.V.

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».