Универсальная противогриппозная вакцина
Иллюстрации
Показать всеИзобретения относятся к области биотехнологии и медицины и касаются вакцины широкого спектра действия против вируса гриппа А и способа ее получения. Предложенная вакцина содержит рекомбинантные псевдоаденовирусные частицы на основе аденовируса человека пятого серотипа, несущие под контролем индуцибельного промотора ген полноразмерного белка М2 и ген полноразмерного белка NP, модифицированного мотивом PEST и удалением сигнала ядерной локализации, соединенных между собой нуклеотидной последовательностью пептида 2А вируса ящура. Получают вакцину путем создания консенсусных аминокислотных последовательностей белков М2 и NP, модификации последовательности белка NP мотивом PEST и удалением сигнала ядерной локализации с получением генетической конструкции M2-2A-NP-PEST, экспрессирующей гены этих белков под контролем индуцибельного промотора Tet-off. Получение плазмиды pShuttle-tet-M2NP-PEST клонированием генетической конструкции М2-2A-NP-PEST в челночную плазмиду, несущую регуляторные элементы промотора Tet-off с получением плазмиды pAd5-tet-M2NP-PEST при помощи гомологичной рекомбинации плазмиды pShuttle-tet-M2NP-PEST с плазмидой, содержащей геном рекомбинантного аденовируса человека пятого серотипа, трансфекцию плазмиды pAd5-tet-M2NP-PEST в клетки 293НЕК, размножение, накопление рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц Ad5-tet-M2NP-PEST в присутствии доксициклина, концентрирование и очистку этих рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц с помощью ультрафильтрации и высокоэффективной жидкостной хроматографии. Доведение фармацевтически приемлемым буфером до концентрации 106-109 БОЕ/мл. Полученный препарат обладает иммуногенностью и протективной активностью в отношении вирусов гриппа А подтипов H1N1, H2N3, H3N2, H5N2, H9N2. Изобретения могут быть использованы в качестве кандидатной универсальной вакцины против вирусов гриппа А человека и птиц. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 27 ил., 2 табл., 8 пр.
Реферат
Изобретение относится к биотехнологии и медицине и касается профилактики гриппа. Предложена противогриппозная вакцина на основе консервативных антигенов М2 и NP вируса гриппа А, которая способна защищать человека одновременно против различных штаммов вируса гриппа А, что позволяет рассматривать ее в качестве универсальной вакцины.
Предшествующий уровень техники
Грипп - социально значимое инфекционное заболевание, возбудителями которого являются различные штаммы вируса гриппа А, В и С. Наиболее высокую угрозу в эпидемическом отношении представляют вирусы гриппа А в следствии их высокой контагиозности, выраженной антигенной изменчивости, широкого распространения, а также способности вызывать пандемии через нерегулярные временные интервалы.
Научно-обоснованным методом профилактики гриппа является вакцинация. При этом основной проблемой является ее переменная эффективность, связанная с постоянной антигенной изменчивостью вируса, связанная преимущественно с поверхностными белками гемагглютинином и нейраминидазой.
Кроме того, существуют производственные ограничения для своевременной коррекции и выпуска в достаточном количестве вакцин, соответствующих циркулирующим штаммам вируса гриппа.
На сегодняшний день основную долю вакцин против гриппа составляют живые аттенуированные, инактивированные и субъединичные вакцины. Однако такие вакцины индуцируют образование, в основном штамм-специфичных антител к гемагглютинину и нейраминидазе, и поэтому не способны обеспечить защиту от широкого спектра различных штаммов вируса гриппа, существенно различающихся структурой своих поверхностных антигенов. Таким образом, существует необходимость постоянного мониторинга циркулирующих в человеческой популяции штаммов и периодического обновления специфических компонентов современных противогриппозных вакцин. Кроме того, актуальным остается вопрос о безопасности применения живых аттенуированных вакцин и о предупреждении поствакцинальных осложнений.
Создание высоко иммуногенных и безопасных противогриппозных вакцин, обеспечивающих индукцию протективного иммунного ответа широкого спектра действия против вируса гриппа А, является важной задачей современной биотехнологии. В настоящее время актуальна разработка универсальной вакцины, которая одновременно может защитить против различных штаммов вируса А. В качестве ключевых компонентов таких вакцин, должны выступать консервативные антигены вируса, индуцирующие образование кросс-реактивных антител и цитотоксических Т-лимфоцитов. Наиболее перспективными из таких антигенов вируса гриппа А считают белок М2 (ионный канал) и нуклеопротеин NP.
Белок М2 является одним из поверхностных антигенов вируса и обладает высокой степенью консервативности [1]. Антитела против эктодомена белка М2 способны ограничивать размножение вируса и образование вирусных бляшек в монослое клеток [2]. Кроме того, белок М2 способен индуцировать защиту против различных подтипов вируса гриппа [3].
Нуклеопротеин NP является одним из внутренних антигенов вируса и индуцирует выработку специфических цитотоксических Т-лимфоцитов. Антигенные изменения в последовательности белка NP среди различных штаммов вируса гриппа А являются очень редкими [4,5]. Показано, что кандидатные вакцины на основе вирусных векторов, несущих ген NP вируса гриппа А, способны обеспечивать защиту иммунизированных животных от штаммов вируса, относящихся к разным подтипам [6]. Вышеперечисленные свойства белков М2 и NP делают их перспективными для использования в качестве компонентов универсальной вакцины против гриппа.
Недостатком использования антигена М2 является сложность его получения, вследствие токсичности для эукариотических и прокариотических клеток. Поэтому для создания противогриппозных вакцин в основном используют эктодомен белка М2 (М2е), состоящий из первых 24 N-концевых аминокислот. В свою очередь недостатком использования М2е является его низкая иммуногенность, что делает необходимым применение различных адъювантов.
Недостатком использование одного антигена NP является индукция в основном цитотоксического иммунного ответа, кроме того, наличие у белка NP сигнала ядерной локализации препятствует его процессингу в цитоплазме и, таким образом, снижает его иммуногенность.
Известно техническое решение, в котором предложена вакцина против инфекции, вызываемой вирусом гриппа А птиц, включающая в качестве активного агента вирусоподобные частицы на основе ядерного антигена вируса гепатита В, представляющие на своей поверхности полипептиды внеклеточного домена М2 белка вируса гриппа птиц. Полученные препараты обладают активностью в отношении различных штаммов вируса гриппа птиц и, по мнению авторов, могут рассматриваться в качестве кандидата на универсальную вакцину против вируса гриппа птиц типа А, обеспечивающей эффективную защиту против эволюционирующих вирусов гриппа птиц (Патент RU №2358981, 07.08.2007). Недостатками данного технического решения можно считать:
1. Использование эктодомена белка М2, тогда как полноразмерный белок М2 является более иммунногенным.
2. Использование последовательностей М2е от конкретных штаммов вируса гриппа (подтипа H5N2 и H5N1), может быть недостаточно для индукции гетеросубтипического иммунного ответа против других подтипов вируса гриппа А птиц.
3. Отсутствие в частице М2Е-НВс компонента стимулирующего врожденный иммунный ответ, что может занижать иммуногенность вакцины.
4. Необходимость 2-х или 3-х-кратного подкожного или внутрибрюшинного введения, что усложняет процедуру иммунизации.
Аналогом настоящего изобретения также является универсальная вакцина против гриппа А, основанная на вирусоподобных частицах, где ключевым компонентом является химерный белок, состоящий из гетерологичных эктодоменов белка М2 (WO 2014070848 A1). Недостатком этого технического решения является отсутствие индуктора сильного клеточного иммунного ответа, кроме того эктодомен белка М2 является менее иммуногенным, чем полноразмерный белок М2.
Другим аналогом является универсальная рекомбинантная вакцина против гриппа, основанная на векторе вируса осповакцины, экспрессирующего гены НА, NA, M1, М2, NP вируса гриппа A H5N1, а также ген молекулярного адъюванта IL-15 (Proc Natl Acad Sci USA. 2014 Apr 15; 111(15): 5676-81). Препарат продемонстрировал протективную активность в отношении вирусов гриппа А подтипов Н1Н1 (пандемический 2009), H3N2, H7N7 и H7N9. Недостатком этого технического решения является использование генов от конкретного подтипа вируса гриппа А H5N1, что может быть недостаточным для индукции иммунного ответа широкого спектра и создания вакцины, эффективной в отношении всего многообразия сезонных штаммов вируса гриппа А.
Прототипом предлагаемого изобретения является вакцина против вируса гриппа А человека на основе рекомбинантных аденовирусов шимпанзе серотипов С68 и С6, экспрессирующих ген химерного полипептида M2e(3)-NP (AdC68-M2e(3)-NP и AdC6-M2e(3)-NP). Химерный полипептид M2e(3)-NP содержит три аминокислотные последовательности эктодомена белка М2 от трех различных подтипов вируса гриппа A (H1N1, H5N1 и H7N2), соединенные с аминокислотной последовательностью белка NP подтипа вируса A (H1N1), и несущие на N-конце сигнальный пептид от гликопротеина D вируса простого герпеса-1. Вакцина иммуногена и обладает протективной активностью в отношении вирусов гриппа A/PR/8/34 и A/Fort Monmouth/1/47 на лабораторных животных, что позволяет рассматривать ее в качестве кандидата на универсальную вакцину против вируса гриппа человека широкого спектра действия. (Патент США № US 2013/0209512 A1).
Недостатками подобной конструкции можно считать:
- использование не полноразмерного белка М2, а лишь его эктодомена, что снижает иммуногенные возможности препарата;
- наличие сигнального пептида от гликопротеина D вируса простого герпеса-1 способствует транспорту химерного полипептида M2e(3)-NP в межклеточное пространство, однако для индукции более высокого уровня клеточного иммунного ответа к антигену NP необходим его синтез и процессинг в цитоплазме;
- использование аминокислотных последовательностей белков М2е и NP от конкретных штаммов вируса гриппа, может быть недостаточным для индукции иммунного ответа широкого спектра и создания вакцины в отношении всего многообразия сезонных штаммов вируса гриппа А.
- необходимость двукратного внутримышечного введения, (требует праймирование AdC68-M2e(3)-NP и бустирование AdC6-M2e(3)-NP), что усложняет процедуру иммунизации.
Таким образом, существует необходимость в подборе более универсальных аминокислотных последовательностей антигенов М2 и NP, повышении их иммуногенности, а также подбор альтернативного способа введения вакцины.
Для расширения спектра защиты возможна подборка оптимальных консенсусных аминокислотных последовательностей антигенов М2 и NP, наиболее гомологичных среди различных штаммов вируса гриппа А. Для повышения иммуногенности белка М2 перспективно использование полноразмерной его последовательности вместо эктодомена. Проблемы, связанные с токсичностью полноразмерного белка М2, могут быть эффективно решены при помощи использования индуцибельного промотора, позволяющего с помощью антибиотика блокировать экспрессию гена М2 на стадии получения рекомбинантных аденовирусных частиц. Повышение иммуногенности антигена NP может быть достигнуто путем экспрессии его гена отдельно от гена М2, а также удалением из его аминокислотной последовательности сигнала ядерной локализации, что будет обеспечивать процессинг NP в цитоплазме и более эффективную презентацию его в составе МНС I класса, что необходимо для индукции цитотоксического иммунного ответа. Кроме того, повышение уровня иммуногенности антигена NP может быть достигнуто путем его модификации мотивом PEST. Как известно, последовательность мотива PEST является сигналом для полиубиквитинирования белка, в свою очередь это ведет к быстрой деградации убиквитинированного белка на мелкие пептиды, которые затем могут транспортироваться в эндоплазматический ретикулум, связываться с молекулами МНС I класса и стимулировать клеточный иммунный ответ.
Перспективным является использование интраназальной иммунизации, которая обеспечивает индукцию мукозального иммунного ответа, особенно важного при гриппозной инфекции, и, кроме того, позволяет эффективно избегать предсуществующего иммунного ответа, что исключает необходимость применения аденовирусов шимпанзе в качестве вектора и использовать наиболее изученные и клинически испытанные серотипы аденовируса человека.
Одним из наиболее эффективных на сегодняшний день подходов для создания безопасных и эффективных вакцин нового поколения является использование генетических вакцин, в том числе базирующихся на рекомбинантных аденовирусных векторах. При введении в организм таких вакцин происходит попадание генетического материала в клетки и экспрессия в них генов целевых белков патогена. В результате антигены соответствующих патогенов распознаются иммунной системой, что приводит к индукции как гуморального, так и клеточного иммунного ответа. В настоящее время наиболее перспективными и часто используемыми для создания генетических вакцин являются рекомбинантные псевдоаденовирусные частицы (РПАН), созданные на основе аденовируса человека пятого серотипа.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в создании РПАН на основе аденовируса человека пятого серотипа со встроенной генетической конструкцией, кодирующей разработанные оптимальные консенсусные полноразмерные аминокислотные последовательности антигенов М2 и NP, наиболее гомологичные для различных штаммов вируса гриппа А, гены которых разделены последовательностью, кодирующей саморасщепляющийся пептид 2А вируса ящура, и экспрессируются под контролем системы Tet-off в качестве индуцибельного промотора для блокирования экспрессии гена М2 на стадии получения рекомбинантных аденовирусных частиц, и при этом ген белка NP модифицирован удалением сигнала ядерной локализации и мотивом PEST, являющимся сигналом для полиубиквитинирования белка.
Вакцины на основе РПАН имеют ряд преимуществ:
РПАН - являются репликативно-дефектными и не способны вызывать заболевания. Безопасность аденовирусов человека пятого серотипа с делегированными E1 и Е3 областями генома подтверждается целым рядом проведенных клинических испытаний различных вакцинных и терапевтических препаратов на их основе [7];
не требуют многократных дополнительных введений, так как экспрессия целевого антигена (фьюжн-белка) происходит непосредственно в организме иммунизированного субъекта;
РПАН позволяют проводить интраназальную иммунизацию, и, как следствие, индуцируют образование мукозального иммунного ответа;
РПАН по сравнению с рекомбинантными белками, получаемыми в культуре эукариотов, более дешевы и высокоиммуногенны, так как небольшая доза РПАН позволяет продуцировать в организме значительные количества белка;
на сегодняшний момент разработаны быстрые и гибкие технологии получения РПАН, позволяющие реализацию масштабного производства различных кандидатных вакцин на их основе, на одной технологической линии без ее переоборудования и изменения регламента.
Вышеперечисленные свойства делают РПАН хорошей технологической платформой для создания широкого спектра вакцин против различных патогенов.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения - создание универсальной противогриппозной вакцины, обладающей протективной активностью.
Термин «универсальная вакцина» для целей настоящего изобретения означает вакцину, способную индуцировать протективный иммунный ответ широкого спектра против различных штаммов вируса гриппа А человека и птиц.
Технической задачей изобретения являлось получение противогриппозной вакцины широкого спектра действия на основе рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц, экспрессирующих гены полноразмерных белков М2 и NP вируса гриппа А, под контролем индуцибельного промотора.
Технический результат - получение вакцины, способной одновременно эффективно защищать человека от заражения различными штаммами вируса гриппа А.
Задача решается за счет того, что противогриппозная вакцина широкого спектра действия против вируса гриппа А человека создана на основе полноразмерных белков М2 и NP, при этом гены данных белков экспрессируются рекомбинантными псевдоаденовирусными частицами непосредственно в организме субъекта. Заявленная противогриппозная вакцина содержит на дозу:
- рекомбинантные псевдоаденовирусные частицы, экспрессирующие гены М2 и NP, - 106-109 бляшкообразующих единиц (БОЕ)/мл;
- фармацевтически приемлемый буфер - до 0,5 мл.
В заявленной противогриппозной вакцине нуклеотидная последовательность гена, кодирующего консенсусную аминокислотную последовательность белка М2 представлена SEQ ID NO: 4 (фиг. 4), нуклеотидная последовательность гена, кодирующего консенсусную аминокислотную последовательность белка NP, представлена SEQ ID NO: 5 (фиг. 5). Предлагаемые нуклеотидные последовательности разделены нуклеотидной последовательностью, кодирующей саморасщепляющийся пептид 2А вируса ящура, позволяющий экспрессировать гены полноразмерных белков М2 и NP раздельно под контролем общего промотора. Нуклеотидная последовательность пептида 2А представлена SEQ ID NO: 6 (фиг. 6). Аминокислотные последовательности белков М2, NP и 2А пептида представлены SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2 и SEQ ID NO: 3 соответственно (фиг. 1-3). В качестве индуцибельного промотора заявленная вакцина содержит регуляторные элементы системы экспрессии Tet-off. Данная система позволяет блокировать экспрессию подконтрольных генов путем добавления доксициклина или тетрациклина. Система Tet-off основана на использовании двух экспрессионных кассет в одной плазмиде (фиг. 7). Первая кассета содержит целевые гены под контролем тетрациклинзависимого элемента (TRE), состоящего из оператора (tetO) и находящегося за ним минимального промотора цитомегаловируса человека (minCMV). Для активации экспрессии целевого гена необходимо, чтобы с TRE связался тетрациклинконтролируемый трансактиватор (tTA). Ген tTA находится во второй экспрессионной кассете под контролем промотора CMV и экспрессируется конститутивно. Доксициклин или тетрациклин способны блокировать трансактиватор tTA и предотвращать его связывание с TRE, что ведет к остановке экспрессии целевых генов в первой экспрессионной кассете. Таким образом, при трансфекции эукариотических клеток плазмидами, в состав которых включена Tet-off система, добавление в культуральную среду доксициклина приводит к ингибированию экспрессии целевого гена.
Краткое описание чертежей.
Для более ясного понимания заявленного изобретения, которое отражено в формуле изобретения, а также для демонстрации ее особенностей и преимуществ, далее приводится подробное описание и ссылки на фигуры чертежей.
На фиг. 1 представлена консенсусная аминокислотная последовательность полноразмерного белка М2 (SEQ ID NO: 1).
На фиг. 2 представлена консенсусная аминокислотная последовательность полноразмерного белка NP с удаленным сигналом ядерной локализации и модифицированная мотивом PEST (SEQ ID NO: 2).
На фиг. 3 представлена аминокислотная последовательность пептида 2А вируса ящура (SEQ ID NO: 3).
На фиг. 4 представлена нуклеотидная последовательность гена белка M2 (SEQIDNO: 4).
На фиг. 5 представлена нуклеотидная последовательность гена белка NP (SEQIDNO: 5).
На фиг 6 представлена нуклеотидная последовательность гена 2А пептида (SEQ ID NO: 3).
На фиг. 7 изображена схема системы экспрессии Tet-off, составные части которой:
TRE - тетрациклинзависимый элемент,
mCMV - минимальный промотор цитомегаловируса человека,
CMV - промотор цитомегаловируса человека,
tTA - ген тетрациклинзависимого трансактиватора.
На фиг. 8 представлена схема созданной генетической конструкции, экспрессирующей гены белков М2 и NP под контролем системы экспрессии Tet-off, составные части которой:
TRE - тетрациклинзависимый элемент,
mCMV - минимальный промотор цитомегаловируса человека,
CMV - промотор цитомегаловируса человека,
tTA - ген тетрациклинзависимого трансактиватора.
М2 - ген белка М2,
2А - нуклеотидная последовательность, кодирующая пептид 2А вируса ящура,
NP - ген белка NP.
На фиг. 9 представлены результаты ПЦР - анализа ДНК рекомбинантной псевдоаденовирусной частицы (РПАН) на основе аденовируса человека 5 серотипа, несущей гены белков М2 и NP вируса гриппа A (Ad5-tet-M2NP-PEST).
Положительным результатом является темная полоса на дорожке геля.
На дорожках в зависимости от номера отображено:
1, 5, 9, 13, 17 - маркер молекулярного веса;
2, 6, 10, 14, 18 - отрицательный контроль;
3 - ДНК Ad5-tet-M2NP-PEST, ПЦР с праймерами, комплементарными гену белка М2;
4 - положительный контроль, ПЦР с праймерами, комплементарными гену белка М2 (pAL-TA-M2NP-PEST);
7 - ДНК Ad5-tet-M2NP-PEST, ПЦР с праймерами, комплементарными гену белка NP;
8 - положительный контроль, ПЦР с праймерами, комплементарными гену белка NP (pAL-TA-M2NP-PEST);
11 - ДНК Ad5-tet-M2NP-PEST, ПЦР с праймерами, комплементарными E1 области генома аденовируса человека пятого серотипа;
12 - положительный контроль, ПЦР с праймерами, комплементарными E1 области генома аденовируса человека пятого серотипа (геном аденовируса «дикого типа»).
15 - ДНК Ad5-tet-M2NP-PEST, ПЦР с праймерами, комплементарными элементу TRE;
16 - положительный контроль, ПЦР с праймерами, комплементарными элементу TRE (pShuttle-tetoff-tta);
19 - ДНК Ad5-tet-M2NP-PEST, ПЦР с праймерами, комплементарными гену гексона аденовируса человека пятого серотипа;
20 - положительный контроль, ПЦР с праймерами, комплементарными гену гексона аденовируса человека пятого серотипа (pAd-Easy).
На фиг. 10 представлены результаты изучения экспрессии гена М2 в составе Ad5-tet-M2NP-PEST методом иммуногистохимии с помощью конфокальной микроскопии.
Положительным результатом является зеленое окрашивание клеток.
На снимках конфокальной микроскопии, в зависимости от номера:
1 - клетки, трансдуцированные Ad5-null (отрицательный контроль);
2 - клетки, трансдуцированные Ad5-tet-M2NP-PEST;
3 - клетки инфицированные вирусом гриппа A H1N1 (положительный контроль).
На фиг. 11 представлены результаты изучения экспрессии гена NP в составе Ad5-tet-M2NP-PEST методом иммуногистохимии с помощью конфокальной микроскопии.
Положительным результатом является зеленое окрашивание клеток.
На снимках конфокальной микроскопии, в зависимости от номера:
1 - клетки, трансдуцированные Ad5-null (отрицательный контроль);
2 - клетки, трансдуцированные Ad5-tet-M2NP-PEST;
3 - клетки, инфицированные вирусом гриппа A H1N1 (положительный контроль).
На фиг. 12 показаны уровни специфических антител к белку М2 в сыворотках крови мышей:
ФПБ - получивших однократно интраназально фармацевтически приемлемый буфер (отрицательный контроль);
Ad5-null - получивших однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль);
Ad5-tet-M2NP-PEST - иммунизированных однократно интраназально кандидатной вакциной, содержащей Ad5-tet-M2NP-PEST.
На фиг. 13 показаны уровни специфических антител к белку NP в сыворотках крови мышей:
ФПБ - получивших однократно интраназально фармацевтически приемлемый буфер (отрицательный контроль);
Ad5-null - получивших однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль);
Ad5-tet-M2NP-PEST - иммунизированных однократно интраназально кандидатной вакциной, содержащей Ad5-tet-M2NP-PEST.
На фиг. 14 показана схема эксперимента по изучению индукции Т-клеточного иммунного ответа у мышей, иммунизированных однократно интраназально вакциной, содержащей Ad5-tet-M2NP-PEST:
DC - дендритная клетка;
IFN-γ - интерферон гамма;
LPS - липополисахарид;
М2 - синтетический эктодомен белка М2;
NP - рекомбинантный белок NP.
На фиг. 15 у мышей, иммунизированных однократно интраназально кандидатной вакциной, содержащей Ad5-tet-M2NP-PEST, показан уровень спленоцитов, отвечающих секрецией интерферона гамма в ответ на специфическую реактивацию дендритными клетками, активированными LPS и «нагруженными» антигенами М2 и NP.
ФПБ - фармацевтически приемлемый буфер (отрицательный контроль);
IFN-γ - интерферон гамма;
LPS - липополисахарид;
М2 - синтетический эктодомен белка М2;
NP - рекомбинантный белок NP.
На фиг. 16 у мышей, иммунизированных однократно интраназально кандидатной вакциной, содержащей Ad5-tet-M2NP-PEST, показан уровень спленоцитов, отвечающих секрецией интерферона гамма в ответ на специфическую реактивацию дендритными клетками, трансдуцированными Ad5-tet-M2NP-PEST.
ФПБ - фармацевтически приемлемый буфер (отрицательный контроль);
IFN-γ - интерферон гамма;
LPS - липополисахарид.
На фиг. 17 представлена схема эксперимента по изучению протективной активности кандидатной вакцины.
Ad5-tet-M2NP-PEST - однократная интраназальная иммунизация мышей кандидатной вакциной Ad5-tet-M2NP-PEST в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль);
H1N1 - вирус гриппа A H1N1 (A/USSR/90/77);
H2N3 - вирус гриппа A H2N3 (A/BlackDuck/NewJersey/1580/78);
H3N2 - вирус гриппа A H3N2 (A/Aichi/2/68);
H5N2 - вирус гриппа A H5N2 (A/Duck(Mallard)/Pensylvania/l0218/84);
H9N2 - вирус гриппа A H9N2 (A/Swine/Hong Kong/9A-1/98).
На фиг. 18 представлены данные по выживаемости иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H1N1.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 19 представлены данные по динамике изменения веса иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H1N1.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 20 представлены данные по выживаемости иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H2N3.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 21 представлены данные по динамике изменения веса иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H2N3.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 22 представлены данные по выживаемости иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H3N2.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 23 представлены данные по динамике изменения веса иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H3N2.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 24 представлены данные по выживаемости иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H5N2.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 25 представлены данные по динамике изменения веса иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H5N2.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 26 представлены данные по выживаемости иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H9N2.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
На фиг. 27 представлены данные по динамике изменения веса иммунизированных мышей, после заражения вирусом гриппа A H9N2.
Ad5-tet-M2NP-PEST 10*8 - мыши, иммунизированные кандидатной вакциной в дозе 108 БОЕ;
К(-) - мыши, получившие однократно интраназально Ad5-null (отрицательный контроль).
Примеры осуществления заявленного изобретения
Пример 1. Создание консенсусных аминокислотных последовательностей белков М2 и NP, наиболее гомологичных для различных штаммов вируса гриппа А.
Пример 2. Создание генетической конструкции, экспрессирующей гены консенсусных аминокислотных последовательностей белков М2 и NP под контролем индуцибельного промотора.
Пример 3. Получение рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц, несущих полученную генетическую конструкцию.
Пример 4. Изучение экспрессии генов М2 и NP в составе полученных рекомбинантных аденовирусов.
Пример 5. Получение вакцины (кандидатной).
Пример 6. Изучение индукции гуморального иммунного ответа на кандидатную вакцину.
Пример 7. Изучение индукции Т-клеточного иммунного ответа на кандидатную вакцину.
Пример 8. Исследование протективной активности кандидатной вакцины.
Пример 1. Создание консенсусных аминокислотных последовательностей белков М2 и NP, наиболее гомологичных для различных штаммов вируса гриппа А.
В данном примере приведен способ создания консенсусных аминокислотных последовательностей белков М2 и NP, наиболее гомологичных для различных штаммов вируса гриппа А.
Исходные аминокислотные последовательности полноразмерных белков М2 и NP взяты из официального общедоступного источника NCBI, GenBank, США (www.ncbi.nlm.nih.gov). Был проведен анализ около 11000 последовательностей белка М2 и около 8000 последовательностей белка NP от различных штаммов вируса гриппа А человека и птиц. Работа с последовательностями осуществлялась с помощью компьютерной программы Geneious 4.8.5.
Для этого сначала была создана уникальная последовательность белка М2. Все полученные из NCBI, GenBank аминокислотные последовательности белков М2 были выровнены относительно друг друга и составлена консенсусная («усредненная») последовательность, наиболее гомологичная для всех выровненных последовательностей (SEQ ID NO: 1), представленная на фиг. 1. Аналогично получена уникальная консенсусная аминокислотная последовательность белка NP (SEQ ID NO: 2), представленная на фиг. 2.
Для повышения иммуногенности белка NP его последовательность была модифицирована удалением неканонического сигнала ядерной локализации. Данная процедура проводилась путем замены мотива T6KR8 на мотив А6АА8 согласно Ohba К. et al. [8]. Кроме того, для деградации белка NP в цитоплазме по убиквитинзависимому пути в его аминокислотную последовательность была включена аминокислотная последовательность мотива PEST (SRSEVTISPAETPESPPATPKTRS) белка силигериолизина О бактерии Listeria seeligeri (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/protein/WP_012984716.1). По данным, полученным при помощи компьютерной программы epestfind (http://emboss.bioinformatics.nl/cgi-bin/emboss/epestfind), эта аминокислотная последовательность является сильным сигналом к полиубиквитинированию и быстрой деградации силигериолизина О в инфицированной листерией клетке.
Пример 2. Создание генетической конструкции, экспрессирующей гены консенсусных аминокислотных последовательностей белков М2 и NP под контролем индуцибельного промотора.
В данном примере приведен способ создания генетической конструкции, экспрессирующей гены консенсусных аминокислотных последовательностей белков М2 и NP под контролем системы Tet-off.
Для создания конечной генетической конструкции, кодирующей полученные консенсусные последовательности белков М2 и NP, указанные аминокислотные последовательности были переведены в нуклеотидные (SEQ ID NO: 4 и SEQ ID NO: 5), представленные на фиг. 4 и фиг. 5 соответственно. Для осуществления экспрессии генов М2 и NP отдельно друг от друга под контролем общей экспрессионной кассеты, они были разделены нуклеотидной последовательностью (SEQ ID NO: 6, фиг. 6), кодирующей саморасщепляющийся пептид 2А вируса ящура Picornavirus aftae штамма А10-61.
Аминокислотная последовательность, кодирующая саморасщепляющийся пептид 2А вируса ящура, взята из базы данных UNIPROT (UniProtKB/Swiss-Prot Р03306) и представлена SEQ ID NO: 3 (фиг. 3). Последовательность пептида 2А позволяет осуществлять синтез полипептидной цепи каждого белка отдельно с одной мРНК [9].
В таблице 1 представлены нуклеотидные и аминокислотные последовательности компонентов экспрессируемой конструкции М2-2А-NP-PEST.
Полученную уникальную нуклеотидную последовательность М2-2А-NP-PEST синтезировали общеизвестным химическим методом и клонировали в плазмиду pAL-TA. Затем при помощи стандартных методов нуклеотидная последовательность M2-2A-NP-PEST была клонирована в челночную плазмиду, несущую регуляторные элементы системы Tet-off (pShuttle-tet-off). Таким образом, была получена челночная плазмида, несущая гены консенсусных аминокислотных последовательностей М2 и NP, полученных в примере 1, под контролем системы экспрессии Tet-off (pShuttle-tet-M2NP-PEST). На фиг. 8 представлена схема полученной экспрессионной кассеты, содержащей гены М2 и NP под контролем системы экспрессии Tet-off.
Пример 3. Получение рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц, несущих полученную генетическую конструкцию.
На данном этапе была получена рекомбинантная псевдоаденовирусная частица на основе генома аденовируса человека 5-го серотипа, содержащая генетическую конструкцию, созданную в примере 2.
Все нижеописанные работы по клонированию проводили с использованием общеизвестных стандартных методик, изложенных в руководствах для специалистов данной области.
Конструкцию рекомбинантной псевдоаденовирусной частицы на основе генома аденовируса человека пятого серотипа (размером 70-80 нм), получали методом гомологичной рекомбинации между общеизвестной плазмидой pAd-Eazy (Adenoeazy Adenoviral Vector System, Stratogen, США), содержащей геномную часть аденовируса человека 5 серотипа с удаленной E1 областью, и полученной в примере 2 челночной плазмидой pShuttle-tet-M2NP-PEST. Гомологичную рекомбинацию проводили в клетках Е. coli штамма BJ5183. Плазмиду Ad-Eazy смешивали с плазмидой pShuttle-tet-M2NP-PEST, которая была предварительно гидролизована эндонуклеазой рестрикции PmeI. Затем полученной смесью трансформировали клетки E.coli методом электропорации.
Таким образом, была сконструирована плазмида pAd-tet-M2NP-PEST, содержащая полноразмерный геном рекомбинантного аденовируса человека пятого серотипа со встроенной генетической конструкцией, полученной в примере 2. Далее плазмиду pAd-tet-M2NP-PEST гидролизовали эндонуклеазой рестрикции Рас I и трансфецировали ею пермессивную культуру клеток эмбриональной почки человека линии 293 НЕК. Клетки линии 293 НЕК содержат в своем геноме встроенную область E1 генома аденовируса человека пятого серотипа, благодаря чему в них может происходить размножение рекомбинантных репликативнодефектных аденовирусов человека пятого серотипа. Для подавления экспрессии гена М2 трансфецированные клетки 293 НЕК культивировали в присутствие доксициклина в концентрации 5,0 мкг/мл. Через несколько сут. после трансфекции на культуре образовывались бляшки, их отбирали и размножали на клетках в присутствие доксициклина 5,0 мкг/мл до получения титра 108 бляшкообразующих единиц (БОЕ)/мл. Далее осуществляли хроматографическую очистку, в результате был получен препарат Ad5-tet-M2NP-PEST с титром 2×109 БОЕ/мл.
Активность препарата Ad5-tet-M2NP-PEST здесь и далее оценивали стандартным методом титрования на культуре чувствительных клеток 293 НЕК в реакциях бляшкообразования.
Для подтверждения создания конструкции предлагаемой рекомбинантной псевдоаденовирусной частицы на основе аденовируса человека 5 серотипа, экспрессирующей гены белков М2 и NP, проводили полимеразную цепную реакцию (ПЦР) по известной стандартной методике. Для постановки ПЦР использовали пары праймеров, комплементарных:
гену гексона аденовируса человека 5 серотипа; на область E1 (которая должна отсутствовать у созданных рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц);
гену белка М2;
гену белка NP;
тетрациклинзависемому элементу (TRE).
По результатам ПЦР было заключено, что
последовательность ДНК рекомбинантной псевдоаденовирусной частицы на основе аденовируса человека пятого серотипа - обнаружена,
ген белка М2 (SEQ ID NO: 4) - обнаружен;
ген белка NP (SEQ ID NO: 5) - обнаружен;
нуклеотидная последовательность TRE элемента - обнаружена;
E1 область, которая должна быть делетирована у рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц, - не обнаружена (смотри фиг. 9).
Таким образом, нами была создана рекомбинантная псевдоаденовирусная (отсутствует E1 область аденовируса) частица на основе аденовируса человека 5 серотипа (есть гексон аденовируса человека 5 серотипа), несущая гены белков М2 и NP вируса гриппа А, что говорит о соответствии данной конструкции заявляемым по изобретению требованиям.
Далее была показана способность сконструированных рекомбинантных псевдоаденовирусных частиц экспрессировать гены белков М2 и NP, их иммуногенность и протективность.
Пример 4. Изучение экспрессии генов М2 и NP в составе препарата Ad5-tet-M2NP-PEST.
На данном этапе была подтверждена экспрессия генов М2 и NP в составе Ad5-tet-M2NP-PEST, полученного в примере 3, на культуре клеток аденокарциномы легких человека (А549).
Оценку экспрессии генов М2 и NP в составе Ad5-tet-M2NP-PEST проводили методом иммуногистохимии с использованием моноклональных антител мыши к белкам М2 (14С2) (Abcam, Великобритания) и NP (В248М) (Abcam, Великобритания) и вторичных антител, меченных флуоресцентным красителем Dylight 488 (Abcam, Великобритания). Для этого клетки линии А549 трансдуцировали Ad5-tet-M2NP-PEST (10 БОЕ на клетку). В качестве отрицательного контроля использовали клетки, трансдуцированные рекомбинантным аденовирусом Ad5-null, не несущим трансгена, в качестве положительного контроля использовали клетки, инфицированные вирусом гриппа A/USSR/90/77 (H1N1). Через 48 ч. после трансдукции клетки фиксировали ацетоном и инкубировали с антителами по стандартной методике постановки иммуногистохимии. Оценку результатов иммуногистохимии проводили с помощью конфокальной микроскопии. При помощи антител, меченных флуоресцентным красителем, белки М2 и NP окрашивались в зеленый цвет, что подтверждает экспрессию генов М2 и NP в составе Ad5-tet-M2NP-PEST. При помощи красителя DAPI (4',6-диамидино-2-фенилиндола-дигидрохлорид) происходило окрашивание ядер клеток в с