Рекомбинантные вакцинные кандидаты с интегрированными адъювантами как способ стимуляции эффективного иммунного ответа против возбудителей бактериальных инфекций

Применение рекомбинантных белков в качестве вакцинных препаратов ограничивается их слабой иммуногенностью, которую можно усилить за счет использования адъювантов, разработка которых является важной и актуальной проблемой современной вакцинологии. Существенно, что адъюванты в качестве добавок к вакцинным препаратам вызывают озабоченность клиницистов. С этой точки зрения идея включения в структуру молекулы рекомбинантного белка внутреннего адъюванта представляет несомненный интерес.

Ранее нами были синтезированы и изучены два рекомбинантных вакцинных препарата, специфичных в отношении S. agalactiae (Su4) и S. pneumoniae (PSPF). Каждый из них представлял собой тандем из нескольких иммуногенных участков поверхностных бактериальных белков в сочетании с дополнительным адъювантным участком. В качестве внутреннего адъюванта выступала аминокислотная последовательность, идентичная флагеллину S. typhimurium. В настоящей работе мы исследовали возможность дополнительного усиления иммунной реакции организма на иммунизацию рекомбинантными белками Su4 и PSPF за счет одновременного введения внешнего адъюванта — карбоксиметилхитозана или Imject Alum.

Исследования показали, что дополнительное введение указанных адъювантов в состав вакцинного препарата не оказывало влияния на иммуногенность белков Su4 и PSPF, в состав которых входил внутренний адъювант флагеллин. Протективная эффективность иммунного ответа на все варианты иммунизации была сопоставимой.

Таким образом, включение в состав рекомбинантных белков флагеллиновой вставки в качестве внутреннего адъюванта обеспечивает развитие максимально возможного уровня иммунного ответа и его протективную эффективность в отношении соответствующих возбудителей бактериальной инфекции.

1. Christodoulides M, Jolley KA, Heckels JE. Recombinant proteins in vaccine development. Methods Mol Med. 2001;66:167–80. DOI: 10.1385/1-59259-1485:167. PMID: 21336755.

2. Suvorov A, Dukhovlinov I, Leontieva G, et al. Chimeric Protein PSPF, a Potential Vaccine for Prevention Streptococcus pneumoniae Infection January 2015Journal of Vaccines and Vaccination 06(06) DOI: 10.4172/2157-7560.1000304.

3. Laiño J, Villena J, Suvorov A, et al. Nasal immunization with recombinant chimeric pneumococcal protein and cell wall from immunobiotic bacteria improve resistance of infant mice to Streptococcus pneumoniae infection. PLoS One. 2018 Nov 5;13(11):e0206661. DOI: 10.1371/journal.pone.0206661. PMID: 30395582; PMCID: PMC6218053.

4. Hu MC, Walls MA, Stroop SD, et al. Immunogenicity of a 26-valent group A streptococcal vaccine. Infect Immun. 2002;70(4):2171–7.

5. Dale JB, Walker MJ. Update on group A streptococcal vaccine development. Curr Opin Infect Dis. 2020 Jun;33(3):244–250. DOI: 10.1097QCO.0000000000000644.

6. Shan P, Wang Z, Li J, et al. A New Nano Adjuvant of PF3 Used for an Enhanced Hepatitis B Vaccine. Front Bioeng Biotechnol. 2022 May 10;10:903424. DOI: 10.3389/fbioe.2022.903424. PMID: 35620473; PMCID: PMC9127465.

7. Guan LJ, Pei SX, Song JJ, et al. Screening immune adjuvants for an inactivated vaccine against Erysipelothrix rhusiopathiae. Front Vet Sci. 2022 Jul 26;9:922867. DOI: 10.3389/fvets.2022.922867. PMID: 35958306; PMCID: PMC9360596.

8. Kwissa M, Kasturi SP, Pulendran B. The science of adjuvants. Expert Rev Vaccines. 2007 Oct;6(5):673– 84. DOI: 10.1586/14760584.6.5.673. PMID: 17931149.

9. Petrovsky N. Comparative Safety of Vaccine Adjuvants: A Summary of Current Evidence and Future Needs. Drug Saf. 2015 Nov;38(11):1059–74. DOI: 10.1007/s40264-015-0350-4.

10. Hayashi F, Smith KD, Ozinsky A, et al. The innate immune response to bacterial flagellin is mediated by Toll-like receptor 5. Nature 2001; 410: 1099–1103.

11. Filimonova VYu, Dukhovlinov IV, Kramskaya TA, et al. Chimeric proteins based on immunogenic epitopes of surface pathogenicity factors of streptococci as a vaccine for the prevention of infection caused by group B streptococci. Academic Medical Journal, 2016, vol. 16, No. 3, 82–89. In Russian [Филимоновa В.Ю., Духовлинов И.В., Крамская Т.А. и др. Химерные белки на основе иммуногенных эпитопов поверхностных факторов патогенности стрептококков в качестве вакцины для профилактики инфекции, вызванной стрептококками группы В. Медицинский академический журнал, 2016, т. 16, № 3, 82–89.]

12. Kool M, Fierens K, Lambrecht BN. Alum adjuvant: some of the tricks of the oldest adjuvant. J Med Microbiol. 2012 Jul;61(Pt 7):927–934. DOI: 10.1099/jmm.0.038943-0.

13. RK Gupta 1 Aluminum compounds as vaccine adjuvants Adv Drug Deliv Rev 1998 Jul 6;32(3):155–172. DOI: 10.1016/s0169-409x(98)00008-8).

14. Zhao K, Han J, Zhang Y, et al. Enhancing Mu-cosal Immune Response of Newcastle Disease Virus DNA Vaccine Using N-2-Hydroxypropyl Trimethylammonium Chloride Chitosan and N,O-Carboxymethyl Chitosan Nanoparticles as Delivery Carrier. Mol Pharm. 2018 Jan 2;15(1):226–237. DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.7b00826. Epub 2017 Dec 6. PMID: 29172532.

15. Trinchieri G, Sher A. Cooperation of Toll-like receptor signals in innate immune defence. Nat. Rev. Immunol. 2007; 7:179–190. DOI: 10.1038/nri2038.

16. Kulikov SN, Chirkov SN, Ilyin AV. Influence of the molecular weight of chitosan on its antiviral activity in plants. Applied biochemistry and microbiology. — 2006. — T. 42. — No. 2. — S. 224–228. In Russian [Куликов С.Н., Чирков С.Н., Ильина А.В. Влияние молекулярной массы хитозана на его противовирусную активность в растениях. Прикладная биохимия и микробиология. — 2006. — Т. 42. — № 2. — С. 224–228.]

17. Makimura YY, Watanabe S, Suzuki T., et al. Chemoenzymatic synthesis and application of a sialoglycopolymer with a chitosan backbone as a potent inhibitor of human influenza virus hemagglutination. Carbohydr Res. — 2006. — Vol. 341. — P. 1803–1808.

18. Lim SH, Hudson SM. Review of chitosan and its derivatives as antimicrobial agents and their uses as textile chemicals. J. Macromol. Sci. — 2003. — Vol. 43. — N. 2. — P. 223–269.

19. Lin SB, Lin YC, Chen HH. Low molecular weight chitosan prepared with the aid of cellulase, lysozyme and chitinase: characterisation and antibacterial activity. Food Chemistry. — 2009. — Vol. 116. — N. 1. — P. 47–53.

20. Moine L, Canali MM, Porporatto C, Correa SG. Reviewing the biological activity of chitosan in the mucosa: Focus on intestinal immunity. Int J Biol Macromol. 2021 Oct 31;189:324–334. DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2021.08.098.