Ученые из КНР разработали и протестировали на мышах мультиэпитопную вакцину против вирусов гриппа А и В. В состав вакцины входят 19 линейных эпитопов B-клеток, 7 эпитопов CD4+ Т-клеток и 11 эпитопов CD8+ Т-клеток. При заражении летальными дозами различных сезонных вирусов гриппа в контрольной группе умирали все животные, а все вакцинированные выжили.
Credit:
123rf.com
Ученые из лаборатории патогенных микроорганизма и биобезопасности Университета Сунь Ятсена в Шэньчжэне (КНР) разработали и протестировали на мышах мультиэпитопную вакцину против вирусов гриппа А и В.
Ежегодно в мире от гриппа умирают 300 000–500 000 человек. За сезонные эпидемии у людей ответственны типы вируса гриппа А и В. К типу А относятся субтипы H1N1 и H3N2, а к типу В — линии Виктория и Ямагата (последний, возможно, больше не встречается). Для вирусов гриппа А и В характерен антигенный дрейф (дрифт) — накопление мутаций в поверхностных белках вируса, которые распознаются антителами хозяина. Если антигены вируса мутируют, то они могут уклоняться от связывания антителами, выработанными во время предыдущей встречи с патогеном. Для вирусов гриппа А характерен также антигенный сдвиг (шифт) — обмен сегментами генома (реассортация), который создает вирусы с новыми свойствами, в том числе с новыми комбинациями антигенных детерминант. Большинство пандемийных штаммов вируса гриппа относится именно к типу А.
Основными антигенами вируса гриппа являются два поверхностных белка: гемагглютинин (НА) и нейраминидаза (NA). Название штамма формируется из типов его НА и NA, например, штамм H3N2 содержит гемагглютинин 3-го типа и нейраминидазу 2-го типа. Вакцины против гриппа производятся ежегодно и содержат антигены тех штаммов, которые ожидаются в грядущем сезоне. Однако из-за высокой скорости эволюции вируса эффективность вакцин может значительно снизиться.
Интерес исследователей вызывают пептидные, или эпитопные вакцины, которые содержат небольшие фрагменты белка (пептиды) по свойствами эпитопов. Если вакцина содержит несколько эпитопов, то она называется мультиэпитопной (multiepitope vaccine, MEV). В состав мультиэпитопной вакцины могут входить разные эпитопы одного вируса или эпитопы разных штаммов и линий. Эпитопы в составе вакцины распознаются клетками иммунной системы — производящими антитела В-лимфоцитами, Т-хелперами (CD4+ Т-клетками) и T-киллерами (CD8+ Т-клетками). Таким образом, обеспечивается не только гуморальный ответ (опосредованный антителами), но и Т-клеточный ответ, необходимый в том числе для элиминации клеток, зараженных вирусом. Эпитопы можно разделить на линейные (сформированные непрерывной последовательностью аминокислотных остатков) и конформационные (образованные разными участками белковой молекулы).
Выбор эпитопов — сложная задача, которую создателям вакцины не всегда удается решить (о вакцине против коронавируса «ЭпиВакКорона» на PCR.NEWS). Так, Т-клетки способны распознать антиген, только если он связан с белками главного комплекса гистосовместимости (MHC) на поверхности антигенпрезентирующих клеток. При этом CD8+ Т-клетки распознают антигены, связанный с молекулами MHC первого типа (MHC I), а CD4+ Т-клетки — с MHC II. Не все пептиды в составе белка презентируются на MHC одинаково хорошо; те, которые преимущественно презентируются и вызывают иммунный ответ, называются иммунодоминантными. Именно они используются для создания пептидных вакцин.
Ранее авторы работы, опубликованной в EBioMedicine, идентифицировали ряд иммунодоминантных эпитопов для создания мультиэпитопной вакцины против вирусов гриппа А и В. Поиск велся среди последовательностей белков HA и NA штаммов, используемых в квадривалентной вакцине 2020-2021 года (H1N1, H3N2, B/Виктория и B/Ямагата). С помощью пептидных микрочипов, которые инкубировали с сыворотками крови людей, привитых этой вакциной или переболевших гриппом H3N2, и компьютерного моделирования выбрали 37 иммунодоминантных эпитопов из HA и NA сезонных вирусов гриппа H1N1, H3N2 и B/Виктория (19 линейных эпитопов В-клеток, 7 эпитопов CD4+ T-клеток и 11 эпитопов CD8+ T-клеток). Эти пептиды проверили на способность связываться с антителами, рецепторами В- и Т-клеток. Важным критерием отбора также была неаллергенность.
На основе полученных данных авторы создали два варианта вакцины— ДНК-вакцину, кодирующую пептиды (MEV-DNA) и белковую вакцину (MEV-Pro). Ранее авторы показали, что наличие в белке последовательности легкой цепи 3-бета белка 1, ассоциированного с микротрубочками (LC3B) увеличивает его поглощение аутофагосомами, способствует презентации на MHC II и активации CD4+ T-клеток. Поэтому авторы создали слитый белок (фьюжен): белковую последовательность, включающую отобранные пептиды, к N-концу которой был присоединен LC3B, — в составе белковой вакцины, и ген, кодирующий аналогичную последовательность, в составе ДНК-вакцины.
Авторы установили, что наиболее эффективна трехэтапная вакцинация: две дозы ДНК-вакцины и затем одна доза белковой вакцины с двухнедельными интервалами. Спустя три недели после третьей дозы мышам интраназально вводили десять полулетальных доз (LD50; доза, после которой гибнет половина испытуемых) штаммов гриппа H1N1, H3N2, BV, BY, H1N1-PR8 или H3N2-X31. Далее мышей наблюдали в течение 14 дней. Особей, потерявших из-за инфекции более 20% веса, из гуманных соображений подвергали эвтаназии.
В контрольных группах мыши умирали на шестой-восьмой день. Все мыши, вакцинированные MEV, вышили, как и мыши, привитые классической квадривалентной вакциной.
Гистологический анализ показал, что MEV в значительной степени защищает легкие от повреждения инфекцией и снижает число воспалительных клеток в легочных тканях.
На 21 день после вакцинации MEV с помощью метода проточной цитометрии был показан высокий уровнь иммунного ответа CD4+ и CD8+ T-лимфоцитов — повышенная экспрессия интерферона гамма (IFN-γ), фактора некроза опухоли-альфа (TNF-α), интерлейкина 2 (IL-2) в ответ на стимуляцию различными наборами вакцинных пептидов. Уровень экспрессии IFN-γ, TNF-α, IL-2 был даже выше, чем при использовании квадривалентной вакцины.
Вакцинация MEV обеспечила относительно высокие титры антител, в том числе нейтрализующих, к анализируемым штаммам H1N1, H3N2, BV, BY (хотя и ниже, чем после квадривалентной вакцины) и более низкий уровень в отношении «исторических» штаммов H1N1-PR8 и H3N2-X31. Тем не менее взаимодействие антител с «историческими» штаммами говорит о том, что они обладают перекрестной реактивностью.
С помощью метода проточной цитометрии было показано, что вакцинация MEV значительно увеличивает количество различных субпопуляций B-клеток: локализованных в герминативных центрах, а также плазмобластов и плазматических клеток. Кроме того, с помощью ELISpot-анализа была оценена доля спленоцитов (клеток селезенки, которые включают популяции Т- и В-лимфоцитов, дендритных клеток и макрофагов), вырабатывающих антитела к эпитопам.
Таким образом, мультиэпитопные вакцины формируют у мышей иммунный ответ против различных сезонных штаммов гриппа, причем стимулируют как гуморальный, так и клеточный иммунный ответ и благодаря этому могут противостоять антигенному дрейфу, отмечают авторы.
Над эпитопными вакцинами против гриппа работают различные научные группы. В 2022 году была опубликована статья российских исследователей (ФМБА России, НИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова) об универсальной вакцине против гриппа. Авторы выбрали в качестве эпитопов консервативные фрагменты белков NP, M1 и HA вирусов гриппа A и B, а для доставки использовали вектор MVA.
Источник
Yuan L., et al. A broad-spectrum multiepitope vaccine against seasonal influenza A and B viruses in mice // EBioMedicine. 2024 Aug 6;106:105269. DOI: 10.1016/j.ebiom.2024.105269. PMID: 39111250.