Разработка, получение и характеристика вирусоподобных частиц SARS-CoV-2 (Coronaviridae: Orthocoronavirinae: Betacoronavirus: Sarbecovirus)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Пандемия COVID-19, вызванная коронавирусом SARS-CoV-2, породила серьезные проблемы в здравоохранении по всему миру. Ученым в кратчайшие сроки пришлось решать задачи по разработке методов лечения и профилактики этого заболевания. Наиболее эффективным способом прерывания развивающихся новых эпидемических вспышек является вакцинация. Одним из современных и эффективных подходов при разработке вакцин является использование вирусоподобных частиц (Virus like particles, VLP).

Цель исследования – разработать технологию получения VLP на основе рекомбинантных белков SARS-CoV-2 (E, M, N и S), продуцируемых в клетках насекомых, и дать их комплексную характеристику.

Материалы и методы. Источником вирусных белков послужили синтетические гены, кодирующие белки коронавируса E, M, N и S. Были разработаны VLP с разными поверхностными S-белками 4 штаммов коронавируса: подобный вирусу Ухань, Delta, Alpha и Omicron, клонированные в плазмиду pFastBac. Белки были синтезированы в бакуловирусной системе экспрессии и собраны в VLP в перевиваемой линии клеток Trichoplusia ni (T.ni). Синтез генов, клонирование в трансферные плазмиды и получение рекомбинантных бакуловирусов проводили стандартными методами. Наличие вставки в геноме бакуловируса определяли методом полимеразной цепной реакции. Для исследования антигенной активности VLP применяли иммуноферментный анализ, иммуноблоттинг. Очистку VLP проводили ультрацентрифугированием через 20% сахарозу. Оценку морфологии выполняли с помощью электронной микроскопии и методом динамического светорассеяния.

Результаты. Получены и охарактеризованы VLP, состоящие из рекомбинантных белков S, M, E и N, на основе консенсусных последовательностей, циркулирующих в мире геновариантов SARS-CoV-2. Показана специфичность антигенных детерминант синтезированных VLP антителам, формирующимся к белкам SARS-CoV-2, изучены иммуногенные свойства VLP.

Заключение. Разработаны способы получения и очистки VLP с универсальным набором поверхностных антигенов, способных к самосборке и индуцирующих специфический иммунитет против SARS-CoV-2.

Об авторах

Олег Евгеньевич Латышев

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: oleglat80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5757-3809

кандидат биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Ольга Николаевна Зайкова

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: zaykova_o_n@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4708-2069

кандидат биол. наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Олеся Васильевна Елисеева

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: olesenka80@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0723-9749

кандидат биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Татьяна Евгеньевна Савочкина

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: tasavochkina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4366-8476

младший научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Яна Юрьевна Чернорыж

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: revengeful_w@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9848-8515

кандидат мед наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Антон Владимирович Сыроешкин

ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»

Email: syroeshkin-av@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-3279-7520

доктор биол. наук, профессор, заведующий кафедрой фармацевтической и токсикологической химии

Россия, 117198, Москва

Глеб Владимирович Петров

ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»

Email: petrov-gv@rudn.ru
ORCID iD: 0009-0004-1123-7393

аспирант 3-го года обучения, ассистент кафедры фармацевтической и токсикологической химии РУДН

Россия, 117198, Москва

Галина Константиновна Воркунова

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: g.k.vorkunova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1346-3744

доктор биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Виктор Филиппович Ларичев

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: vlaritchev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8262-5650

доктор мед наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биологии и индикации арбовирусов

Россия, 123098, Москва

Ирина Тимофеевна Федякина

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: irfed2@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6421-9632

кандидат биол. наук, заведующая лабораторией экологии вирусов, ведущий научный сотрудник отдела экологии вирусов

Россия, 123098, Москва

Станислав Андреевич Черепушкин

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: cherepushkin1@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1734-5369

научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Валерий Владимирович Цибезов

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: tsibezov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2150-5764

кандидат биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории средств специфической профилактики вирусных болезней

Россия, 123098, Москва

Ксения Андреевна Южакова

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: chekh-ks@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3130-5029

научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Надежда Юрьевна Куликова

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: nad007@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-3008-3383

научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Варвара Викторовна Лебедева

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: lebedevavv@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3088-0403

научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Дмитрий Юрьевич Якунин

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: yd364@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-4531-5739

аспирант лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Алина Александровна Козлова

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: malinkakozlova88@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2749-3258

кандидат биол. наук, научный сотрудник лаборатории биологии и индикации арбовирусов

Россия, 123098, Москва

Марина Сергеевна Баранец

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: shizotorex@mai.ru
ORCID iD: 0000-0002-3466-3588

кандидат мед. наук, научный сотрудник лаборатории биологии и индикации арбовирусов

Россия, 123098, Москва

Кирилл Иванович Юрлов

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: kir34292@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4694-2445

научный сотрудник лаборатории клеточной инженерии

Россия, 123098, Москва

Екатерина Ивановна Леснова

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Email: wolf252006@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2801-6843

научный сотрудник лаборатории молекулярной диагностики

Россия, 123098, Москва

Татьяна Владимировна Гребенникова

ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: t_grebennikova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6141-9361

доктор биол. наук, профессор, чл.-корр. РАН, заместитель директора по научной работе подразделения Института вирусологии им. Д.И. Ивановского, руководитель Испытательного центра НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи

Россия, 123098, Москва

Список литературы

  1. Rappuoli R., Pizza M., Del Giudice G., De Gregorio E. Vaccines, new opportunities for a new society. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2014; 111(34): 12288–93. https://doi.org/10.1073/pnas.1402981111
  2. Omer S.B., Salmon D.A., Orenstein W.A., deHart M.P., Halsey N. Vaccine refusal, mandatory immunization, and the risks of vaccine-preventable diseases. N. Engl. J. Med. 2009; 360(19): 1981–8. https://doi.org/10.1056/NEJMsa0806477
  3. Li M., Wang H., Tian L., Pang Z., Yang Q., Huang T., et al. COVID-19 vaccine development: milestones, lessons and prospects. Signal Transduct. Target Ther. 2022; 7(1): 146. https://doi.org/10.1038/s41392-022-00996-y
  4. Lou F., Li M., Pang Z., Jiang L., Guan L., Tian L., et al. Understanding the secret of SARS-CoV-2 variants of concern/interest and immune escape. Front. Immunol. 2021; 12: 744242. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.744242
  5. Heath P.T., Galiza E.P., Baxter D.N., Boffito M., Browne D., Burns F., et al. Safety and efficacy of NVX-CoV2373 COVID-19 vaccine. N. Engl. J. Med. 2021; 385(13): 1172–83. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2107659
  6. Chhibber S., Jain D. Plant-based vaccines to combat COVID-19: strategies, status and prospects. Purva Mimaansa. 2022; 13: 25–30.
  7. Smit M.J., Sander A.F., Ariaans M.B.P.A., Fougeroux C., Heinzel C., Fendel R., et al. First-in-human use of a modular capsid virus-like vaccine platform: an open-label, non-randomised, phase 1 clinical trial of the SARS-CoV-2 vaccine ABNCoV2. Lancet Microbe. 2023; 4(3): e140–8. https://doi.org/10.1016/S2666-5247(22)00337-8
  8. Li Y., Zhang Y., Zhou Y., Li Y., Xu J., Ai Y., et al. An RBD virus-like particle vaccine for SARS-CoV-2 induces cross-variant antibody responses in mice and macaques. Signal Transduct. Target. Ther. 2023; 8(1): 173. https://doi.org/10.1038/s41392-023-01425-4
  9. V’kovski P., Kratzel A., Steiner S., Stalder H., Thiel V. Coronavirus biology and replication: implications for SARS-CoV-2. Nat. Rev. Microbiol. 2021; 19(3): 155–70. https://doi.org/10.1038/s41579-020-00468-6
  10. Jackson C.B., Farzan M., Chen B., Choe H. Mechanisms of SARS-CoV-2 entry into cells. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2022; 23(1): 3–20. https://doi.org/10.1038/s41580-021-00418-x
  11. Hu B., Guo H., Zhou P., Shi Z.L. Characteristics of SARS-CoV-2 and COVID-19. Nat. Rev. Microbiol. 2021; 19(3): 141–54. https://doi.org/10.1038/s41579-020-00459-7
  12. Eggenhuizen P.J., Ng B.H., Chang J., Fell A.L., Cheong R.M.Y., Wong W.Y., et al. BCG vaccine derived peptides induce SARS-CoV-2 T cell cross-reactivity. Front. Immunol. 2021; 12: 692729. https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.692729
  13. Ожмегова Е.Н., Савочкина Т.Е., Прилипов А.Г., Тихомиров Е.Е., Ларичев В.Ф., Сайфуллин М.А. и др. Молекулярно-эпидемиологический анализ геновариантов SARS-CoV-2 на территории Москвы и Московской области. Вопросы вирусологии. 2022; 67(6): 496–505. https://doi.org/10.36233/0507-4088-146 https://elibrary.ru/crgiwk
  14. Rambaut A., Holmes E.C., O’Toole Á., Hill V., McCrone J.T., Ruis C., et al. A dynamic nomenclature proposal for SARS-CoV-2 to assist genomic epidemiology. Nat. Microbiol. 2020; 5(11): 1403–7. https://doi.org/10.1038/s41564-020-0770-5
  15. Choi S.J., Kim D.U., Noh J.Y., Kim S., Park S.H., Jeong H.W., et al. T cell epitopes in SARS-CoV-2 proteins are substantially conserved in the Omicron variant. Cell. Mol. Immunol. 2022; 19(3): 447–8. https://doi.org/10.1038/s41423-022-00838-5
  16. Syed A.M., Ciling A., Taha T.Y., Chen I.P., Khalid M.M., Sreekumar B., et al. Omicron mutations enhance infectivity and reduce antibody neutralization of SARS-CoV-2 virus-like particles. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2022; 119(31): e2200592119. https://doi.org/10.1073/pnas.2200592119
  17. Hemmati F., Hemmati-Dinarvand M., Karimzade M., Rutkowska D., Eskandari M.H., Khanizadeh S., et al. Plant-derived VLP: a worthy platform to produce vaccine against SARS-CoV-2. Biotechnol. Lett. 2022; 44(1): 45–57. https://doi.org/10.1007/s10529-021-03211-0
  18. Yilmaz I.C., Ipekoglu E.M., Bulbul A., Turay N., Yildirim M., Evcili I., et al. Development and preclinical evaluation of virus-like particle vaccine against COVID-19 infection. Allergy. 2022; 77(1): 258–70. https://doi.org/10.1111/all.15091
  19. National Library of Medicine. Study of a severe acute respiratory syndrome CoV-2 (SARS-CoV-2) virus-like particle (VLP) vaccine in healthy adults (COVID-19); 2022. Available at: https://clinicaltrials.gov/study/NCT04818281

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Вставки генов соответствующего размера в рекомбинантных бакуловирусах, полученные в результате ПЦР. 1 – диагностический фрагмент гена белка S (597 п.н.); 2 – маркер молекулярных масс; 3 – вставка, содержащая ген белка M (768 п.н.); 4 – вставка, содержащая ген белка N (1359 п.н.); 5 – вставка, содержащая ген белка E (327 п.н.).

Скачать (201KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Вестерн-блот рекомбинантных белков VLP после обработки положительной (а) и отрицательной сывороткой (б). Дорожки: 1 – отрицательный контроль (клетки T.ni); 2 – N; 3 – M; 4 – E; 5 – S (подобный вирусу Ухань), 6 – S (Omicron); 7 – S (Delta); 8 – S (Alpha); 9 – положительный контроль (SARS-CoV-2).

Скачать (617KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Морфология и физические размеры очищенных VLP. а – электронная микроскопия VLP; б – гистограмма распределения VLP по размеру.

Скачать (760KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты исследования иммуноспецифичности VLP в ИФА с сыворотками крови лиц, охарактеризованных в РН. По оси абсцисс представлены сыворотки крови, охарактеризованные в РН; по оси ординат – оптическая плотность при длине волны 450 нм, легенда – VLP в концентрациях 8, 2, 0,5 и 0,125 мкг/лунку: отр 1 – сыворотка, отрицательная в РН; отр 2 – сыворотка, отрицательная в РН, взятая более 20 лет назад; 1 : 320 – сыворотка, положительная в РН, титр 1 : 320; 1 : 160 – сыворотка, положительная в РН, титр 1 : 160; 1 : 80 – сыворотка, положительная в РН, титр 1 : 80.

Скачать (526KB)
Метаданные

© Латышев О.Е., Зайкова О.Н., Елисеева О.В., Савочкина Т.Е., Чернорыж Я.Ю., Сыроешкин А.В., Петров Г.В., Воркунова Г. ., Ларичев В.Ф., Федякина И.Т., Черепушкин С.А., Цибезов В.В., Южакова К.А., Куликова Н.Ю., Лебедева В.В., Якунин Д.Ю., Козлова А.А., Баранец М.С., Юрлов К.И., Леснова Е.И., Гребенникова Т.В., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах