Оптимизация системного и локального Т-клеточного иммунного ответа на живую гриппозную вакцину при включении в состав вакцинного штамма гена нуклеопротеина от эпидемического вируса гриппа

Аннотация

Введение. Оптимизация поствакцинального репертуара Т-клеток — один из способов расширения спектра защитного потенциала живой гриппозной вакцины (ЖГВ). Улучшить кросс-протективные свойства ЖГВ можно путем внесения в состав генома вакцинного штамма гена нуклеопротеина (NP) от эпидемического родительского вируса, то есть при замене классической формулы генома 6:2 на 5:3. Ранее на примере вирусов гриппа H1N1, H3N2 и H7N9 было показано, что вакцинные штаммы ЖГВ 5:3 стимулируют более выраженный Т-клеточный ответ к эпитопам NP эпидемического родительского вируса, чем классические варианты ЖГВ 6:2. Основной целью настоящего исследования явилась детальная оценка субпопуляций вирусспецифических системных и тканерезидентных Т-клеток памяти у мышей, иммунизированных штаммами сезонной ЖГВ подтипа H1N1 с формулами генома 6:2 и 5:3. Материалы и методы. Методами обратной генетики были сконструированы вакцинные штаммы ЖГВ подтипа H1N1, отличающихся источником гена NP (ЖГВ 6:2 и ЖГВ 5:3). Мышей линии C57BL/6J иммунизировали интраназально вакцинными кандидатами, двукратно с трехнедельным интервалом. Через 7 дней после повторной иммунизации у мышей выделяли клетки из тканей селезенки и легких, стимулировали цельным вирусом гриппа H1N1 и оценивали уровни цитокин-продуцирующих Т-клеток памяти с фенотипом CD44+CD62L методами проточной цитометрии. Для клеток, выделенных из легких, также определяли экспрессию поверхностных маркеров CD69 и CD103. Гуморальный иммунитет к вирусу H1N1 оценивали в иммуноферментном анализе сывороток крови мышей, собранных через 3 недели после повторной иммунизации. Результаты. Вакцинный штамм ЖГВ 5:3, несущий NP ген от эпидемического родителя, индуцировал достоверно более выраженный гуморальный иммунный ответ к актуальному вирусу гриппа, чем классический вариант ЖГВ 6:2. В группе мышей, привитых ЖГВ 5:3, наблюдались более высокие уровни вирусспецифических CD4+ и CD8+ Т-клеток эффекторной памяти (ТЕМ) в селезенках мышей, включая субпопуляцию полифункциональных (IFNγ+TNFα+IL-2+) CD4+ ТЕМ, по сравнению с группой ЖГВ 6:2. Также наблюдалась тенденция к выработке более высоких уровней вирусспецифических Т-клеток памяти в тканях легких при иммунизации ЖГВ 5:3 в сравнении с ЖГВ 6:2, однако достоверной разницы в стимуляции тканерезидентных Т-клеток с фенотипами CD69+CD103 и CD69+CD103+ между группами не наблюдалось. Заключение. Получены дополнительные экспериментальные свидетельства перспективности модификации генома вакцинного штамма сезонной живой гриппозной вакцины с целью актуализации эпитопного состава вакцинных вирусов, поскольку такая модификация усиливает вирусспецифический Т-клеточный иммунный ответ как на системном уровне, так и в тканях легких, что в итоге может повысить эффективность вакцины в отношении циркулирующих вирусов гриппа.

Об авторах

П. И. Прокопенко

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: pi.prokopenko@gmail.com

младший научный сотрудник отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

Е. А. Степанова

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

к.б.н., ведущий научный сотрудник отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

В. А. Матюшенко

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

научный сотрудник отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

А. К. Чистякова

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

лаборант-исследователь отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

А. Д. Костромитина

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

лаборант-исследователь отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

Т. С. Котомина

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

научный сотрудник отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

А. Я. Рак

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

к.б.н., старший научный сотрудник отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

А. А. Рубинштейн

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

младший научный сотрудник лаборатории клеточной иммунологии отдела иммунологии

Россия, Санкт-Петербург

И. В. Кудрявцев

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

к.б.н., зав. лабораторией клеточной иммунологии отдела иммунологии

Россия, Санкт-Петербург

В. В. Новицкая

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

лаборант-исследователь отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

Л. Г. Руденко

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

д.м.н., профессор, зав. отделом вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

И. Н. Исакова-Сивак

ФГБНУ Институт экспериментальной медицины

Email: pi.prokopenko@gmail.com

член-корреспондент РАН, д.б.н., зав. лабораторией иммунологии и профилактики вирусных инфекций отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Bodewes R., Geelhoed-Mieras M.M., Wrammert J., Ahmed R., Wilson P.C., Fouchier R.A., Osterhaus A.D., Rimmelzwaan G.F. In vitro assessment of the immunological significance of a human monoclonal antibody directed to the influenza a virus nucleoprotein. Clin. Vaccine Immunol., 2013, vol. 20, no. 8, pp. 1333–1337. doi: 10.1128/CVI.00339-13
  2. Burel J.G., Apte S.H., Groves P.L., McCarthy J.S., Doolan D.L. Polyfunctional and IFN-γ monofunctional human CD4(+) T cell populations are molecularly distinct. JCI Insight, 2017, vol. 2, no 3: e87499. doi: 10.1172/jci.insight.87499
  3. Cibrian D., Sanchez-Madrid F. CD69: from activation marker to metabolic gatekeeper. Eur. J. Immunol., 2017, vol. 47, no. 6, pp. 946–953. doi: 10.1002/eji.201646837
  4. Deiss R.G., Arnold J.C., Chen W.J., Echols S., Fairchok M.P., Schofield C., Danaher P.J., McDonough E., Ridore M., Mor D., Burgess T.H., Millar E.V. Vaccine-associated reduction in symptom severity among patients with influenza A/H3N2 disease. Vaccine, 2015, vol. 33, no. 51, pp. 7160–7167. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.11.004
  5. Flynn J.A., Weber T., Cejas P.J., Cox K.S., Touch S., Austin L.A., Ou Y., Citron M.P., Luo B., Gindy M.E., Bahl K., Ciaramella G., Espeseth A.S., Zhang L. Characterization of humoral and cell-mediated immunity induced by mRNA vaccines expressing influenza hemagglutinin stem and nucleoprotein in mice and nonhuman primates. Vaccine, 2022, vol. 40, no. 32, pp. 4412–4423. doi: 10.1016/j.vaccine.2022.03.063
  6. Godoy P., Romero A., Soldevila N., Torner N., Jane M., Martinez A., Cayla J.A., Rius C., Dominguez A., Working Group on Surveillance of Severe Influenza Hospitalized Cases in C. Influenza vaccine effectiveness in reducing severe outcomes over six influenza seasons, a case-case analysis, Spain, 2010/11 to 2015/16. Euro Surveill., 2018, vol. 23, no. 43. doi: 10.2807/1560-7917.ES.2018.23.43.1700732
  7. Isakova-Sivak I., Stepanova E., Mezhenskaya D., Matyushenko V., Prokopenko P., Sychev I., Wong P.F., Rudenko L. Influenza vaccine: progress in a vaccine that elicits a broad immune response. Expert Rev. Vaccines, 2021, vol. 20, no. 9, pp. 1097–1112. doi: 10.1016/j.virol.2016.10.027
  8. Isakova-Sivak I., Korenkov D., Smolonogina T., Tretiak T., Donina S., Rekstin A., Naykhin A., Shcherbik S., Pearce N., Chen L.M., Bousse T., Rudenko L. Comparative studies of infectivity, immunogenicity and cross-protective efficacy of live attenuated influenza vaccines containing nucleoprotein from cold-adapted or wild-type influenza virus in a mouse model. Virology, 2017, vol. 500, pp. 209–217. doi: 10.1080/14760584.2021.1964961
  9. Iuliano A.D., Roguski K.M., Chang H.H., Muscatello D.J., Palekar R., Tempia S., Cohen C., Gran J.M., Schanzer D., Cowling B.J., Wu P., Kyncl J., Ang L.W., Park M., Redlberger-Fritz M., Yu H., Espenhain L., Krishnan A., Emukule G., van Asten L., Pereira da Silva S., Aungkulanon S., Buchholz U., Widdowson M.A., Bresee J.S. Global Seasonal Influenza-associated Mortality Collaborator Network. Estimates of global seasonal influenza-associated respiratory mortality: a modelling study. Lancet, 2018, vol. 391, no. 10127, pp. 1285–1300. doi: 10.1016/S0140-6736(17)33293-2
  10. Jegaskanda S., Co M.D.T., Cruz J., Subbarao K., Ennis F.A., Terajima M. Induction of H7N9-Cross-Reactive Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity Antibodies by Human Seasonal Influenza A Viruses that are Directed Toward the Nucleoprotein. J. Infect. Dis., 2017, vol. 215, no. 5, pp. 818–823. doi: 10.1093/infdis/jiw629
  11. Kang S., Brown H.M., Hwang S. Direct Antiviral Mechanisms of Interferon-Gamma. Immune Netw, 2018, vol. 18, no. 5: e33. doi: 10.4110/in.2018.18.e33
  12. Korenkov D.A., Laurie K.L., Reading P.C., Carolan L.A., Chan K.F., Isakova-Sivak I.I., Smolonogina T.A., Subbarao K., Barr I.G., Villanueva J., Shcherbik S., Bousse T., Rudenko L.G. Safety, immunogenicity and protection of A(H3N2) live attenuated influenza vaccines containing wild-type nucleoprotein in a ferret model. Infect. Genet. Evol., 2018, vol. 64, pp. 95–104. doi: 10.1016/j.meegid.2018.06.019
  13. Lee Y.-T., Suarez-Ramirez J.E., Wu T., Redman J.M., Bouchard K., Hadley G.A., Cauley L.S. Environmental and antigen receptor-derived signals support sustained surveillance of the lungs by pathogen-specific cytotoxic T lymphocytes. J. Virol., 2011, vol. 85, no. 9, pp. 4085–4094. doi: 10.1128/JVI.02493-10
  14. Mackay L.K., Braun A., Macleod B.L., Collins N., Tebartz C., Bedoui S., Carbone F.R., Gebhardt T. Cutting edge: CD69 interference with sphingosine-1-phosphate receptor function regulates peripheral T cell retention. J. Immunol., 2015, vol. 194, no. 5, pp. 2059–2063. doi: 10.4049/jimmunol.1402256
  15. Makedonas G., Betts M.R. Polyfunctional analysis of human t cell responses: importance in vaccine immunogenicity and natural infection. Springer Semin. Immunopathol., 2006, vol. 28, no. 3, pp. 209–219. doi: 10.1007/s00281-006-0025-4
  16. Okoli G.N., Racovitan F., Abdulwahid T., Hyder S.K., Lansbury L., Righolt C.H., Mahmud S.M., Nguyen-Van-Tam J.S. Decline in Seasonal Influenza Vaccine Effectiveness With Vaccination Program Maturation: A Systematic Review and Meta-analysis. Open Forum Infect. Dis., 2021, vol. 8, no. 3: ofab069. doi: 10.1093/ofid/ofab069
  17. Osterholm M.T., Kelley N.S., Sommer A., Belongia E.A. Efficacy and effectiveness of influenza vaccines: a systematic review and meta-analysis. Lancet Infect. Dis., 2012, vol. 12, no. 1, pp. 36–44. doi: 10.1016/S1473-3099(11)70295-X
  18. Prokopenko P., Matyushenko V., Rak A., Stepanova E., Chistyakova A., Goshina A., Kudryavtsev I., Rudenko L., Isakova-Sivak I. Truncation of NS1 Protein Enhances T Cell-Mediated Cross-Protection of a Live Attenuated Influenza Vaccine Virus Expressing Wild-Type Nucleoprotein. Vaccines, 2023, vol. 11, no. 3: 501. doi: 10.3390/vaccines11030501
  19. Rak A., Isakova-Sivak I., Rudenko L. Nucleoprotein as a Promising Antigen for Broadly Protective Influenza Vaccines. Vaccines, 2023, vol. 11, no. 12: 1747. doi: 10.3390/vaccines11121747
  20. Reed L.J., Muench H. A simple method of estimating fifty percent endpoints. Am. J. Epidemiol., 1938, vol. 27, no. 3, pp. 493–497. doi: 10.1093/oxfordjournals.aje.a118408
  21. Rekstin A., Isakova-Sivak I., Petukhova G., Korenkov D., Losev I., Smolonogina T., Tretiak T., Donina S., Shcherbik S., Bousse T., Rudenko L. Immunogenicity and Cross Protection in Mice Afforded by Pandemic H1N1 Live Attenuated Influenza Vaccine Containing Wild-Type Nucleoprotein. Biomed. Res. Int., 2017, vol. 2017: 9359276. doi: 10.1155/2017/9359276
  22. Schmidt A., Lapuente D. T Cell Immunity against Influenza: The Long Way from Animal Models Towards a Real-Life Universal Flu Vaccine. Viruses, 2021, vol. 13, no. 2: 199. doi: 10.3390/v13020199
  23. Skon C.N., Lee J.-Y., Anderson K.G., Masopust D., Hogquist K.A., Jameson S.C. Transcriptional downregulation of S1pr1 is required for the establishment of resident memory CD8+ T cells. Nat. Immunol., 2013, vol. 14, no. 12, pp. 1285–1293. doi: 10.1038/ni.2745
  24. Szabo P.A., Miron M., Farber D.L. Location, location, location: Tissue resident memory T cells in mice and humans. Sci. Immunol., 2019, vol. 4, no. 34. doi: 10.1126/sciimmunol.aas9673
  25. Takamura S. Persistence in Temporary Lung Niches: A Survival Strategy of Lung-Resident Memory CD8(+) T Cells. Viral Immunol., 2017, vol. 30, no. 6, pp. 438–450. doi: 10.1089/vim.2017.0016
  26. Topham D.J., Reilly E.C. Tissue-Resident Memory CD8(+) T Cells: From Phenotype to Function. Front. Immunol., 2018, vol. 9: 515. doi: 10.3389/fimmu.2018.00515
  27. Vanderven H.A., Ana-Sosa-Batiz F., Jegaskanda S., Rockman S., Laurie K., Barr I., Chen W., Wines B., Hogarth P.M., Lambe T., Gilbert S.C., Parsons M.S., Kent S.J. What Lies Beneath: Antibody Dependent Natural Killer Cell Activation by Antibodies to Internal Influenza Virus Proteins. EBioMedicine, 2016, vol. 8, pp. 277–290. doi: 10.1016/j.ebiom.2016.04.029
  28. Virelizier J.L., Allison A.C., Oxford J.S., Schild G.C. Early presence of ribonucleoprotein antigen on surface of influenza virus-infected cells. Nature, 1977, vol. 266, no. 5597, pp. 52–54. doi: 10.1038/266052a0
  29. Wang W.C., Sayedahmed E.E., Sambhara S., Mittal S.K. Progress towards the development of a universal influenza vaccine. Viruses, 2022, vol. 14, no. 8: 1684. doi: 10.3390/v14081684
  30. Wheelock E.F. Interferon-Like Virus-Inhibitor Induced in Human Leukocytes by Phytohemagglutinin. Science, 1965, vol. 149, no. 3681, pp. 310–311. doi: 10.1126/science.149.3681.310
  31. Zhong W., Liu F., Dong L., Lu X., Hancock K., Reinherz E.L., Katz J.M., Sambhara S. Significant impact of sequence variations in the nucleoprotein on CD8 T cell-mediated cross-protection against influenza A virus infections. PLoS One, 2010, vol. 5, no. 5: e10583. doi: 10.1371/journal.pone.0010583

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рисунок 1. Выявление вирусспецифических IgG-антител в сыворотках крови мышей, иммунизированных двукратно вакцинными штаммами ЖГВ 6:2 и ЖГВ 5:3. Примечания. Уровни антител выявлялись в иммуноферментном анализе с использованием цельного вируса A/Гуандун-Маонань/SWL1536/2019 (H1N1). А. Средние значения оптической плотности в лунках при каждом разведении сывороток. Б. Значения титров антител в каждой исследуемой группе. Сравнение данных проводилось с использованием дисперсионного анализа ANOVA с поправкой Тьюки (*p < 0,05; ****р < 0,0001).

Скачать (134KB)
3. Рисунок 2. Индукция системного Т-клеточного ответа в ответ на иммунизацию вакцинными штаммами ЖГВ 6:2 и ЖГВ 5:3. Примечания. А. Репрезентативные дот-плот графики данных проточной цитометрии спленоцитов мышей после стимуляции цельным вирусом H1N1/wt. Б. Уровни цитокин-продуцирующих CD4+ Т-клеток среди популяции эффекторной памяти (CD44+СD62L–). В. Уровни цитокин-продуцирующих CD8+ Т-клеток среди популяции эффекторной памяти (CD44+СD62L–). Представлены субпопуляции ТЕМ, продуцирующие IFNγ (слева), IFNγ и TNFα (посередине), и IFNγ, TNFα и IL-2 (справа) в ответ на двукратную вакцинацию. * р < 0,05, ** р < 0,01.

Скачать (349KB)
4. Рисунок 3. Уровни тканерезидентных CD4+ (верхняя панель) и CD8+ (нижняя панель) Т-клеток памяти у мышей, иммунизированных ЖГВ 6:2 и ЖГВ 5:3, а также получивших препарат плацебо (ФСБ). Примечания. Количество клеток, экспрессирующих IFNγ среди популяции CD4+ (А) и CD8+ (Г) Т-клеток эффекторной памяти (СD44+CD62L–) в образцах легких иммунизированных мышей. Второй столбец: представлена доля CD69+ клеток среди соответствующих популяций (Б, Д). Третий столбец: доля СD69+CD103+ клеток (В, Е). Достоверные различия между группами (критерий Манна–Уитни) показаны на рисунках, *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001.

Скачать (174KB)

© Прокопенко П.И., Степанова Е.А., Матюшенко В.А., Чистякова А.К., Костромитина А.Д., Котомина Т.С., Рак А.Я., Рубинштейн А.А., Кудрявцев И.В., Новицкая В.В., Руденко Л.Г., Исакова-Сивак И.Н., 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