Pre-clinical safety studies of intranasal virus-like particles based vaccine for prevention of COVID-19

Cover Image

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. The large-scale and prolonged pandemic of the novel coronavirus disease (COVID-19) has demonstrated the need for effective vaccination. Along with immunogenicity, safety is a critical issue for vaccines, as public trust can contribute to the success or failure of immunization programs. In preclinical studies, we assessed the safety of an intranasal Virus-like particle (VLP)-based vaccine in mice and rats.

The aim of the study is to conduct preclinical acute and subchronic toxicity studies assessing local tolerability of an intranasal VLP vaccine against COVID-19 in accordance with good laboratory practice.

Materials and methods. Study was performed on adult outbreed mice (30 males, 30 females) and rats (45 males, 45 females). Physiological, morphometric and histological parameters, as well as general and biochemical blood tests and urine analysis were assessed.

Results. No deaths or intoxication were recorded in the acute toxicity study on mice, all parameters were within the physiological norm. In the subchronic toxicity study on rats, no changes in the general condition, behavior, or death of animals were noted. The structure of internal organs, blood and urine tests, hemostasis did not differ significantly between the groups. No local irritant effect was detected at the injection site during visual assessment, cytological and histological analysis.

Conclusion. The VLP vaccine is safe, as evidenced by the results of preclinical studies, does not negatively affect the function of various organs, the level of cellular and biochemical biomarkers in the blood and urine of mice and rats. Visual assessment, cytology and histology of the vaccine injection site did not reveal any local irritant effect.

About the authors

Yana Y. Chernoryzh

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

Author for correspondence.
Email: revengeful_w@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9848-8515
SPIN-code: 3576-8760
Scopus Author ID: 57203299151
ResearcherId: AAI-7206-2020

PhD, Candidate of Medical Sciences, Researcher, laboratory of molecular diagnostics

Russian Federation, 123098, Moscow

Valeria M. Kondratieva

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

Email: 1999valeriak@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9163-4516

graduate student, laboratory of molecular diagnostics

Russian Federation, 123098, Moscow

Аnastasia P. Malkova

Institute for Biomedical Research and Technology (IMBIIT)

Email: nastena0302@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2817-4817

head of the Laboratory of Biological Research

Russian Federation, 143090, Krasnoznamensk, Moscow region

Tatyana E. Savochkina

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

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

Researcher, Laboratory of Molecular Diagnostics

Russian Federation, 123098, Moscow

Olesya V. Eliseeva

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

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

PhD, Senior Scientist, Laboratory of molecular diagnostics

Russian Federation, 123098, Moscow

Oleg E. Latyshev

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

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

PhD, Senior Scientist, Laboratory of molecular diagnostics

Russian Federation, 123098, Moscow

Dmitriy Y. Yakunin

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

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

graduate student of laboratory of molecular diagnostics

Russian Federation, 123098, Moscow

Olga N. Zaykova

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

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

PhD, Senior Scientist at the Laboratory of Molecular Diagnostics

Russian Federation, 123098, Moscow

Ekaterina S. Sludnyakova

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

Email: ekaterina.ses@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-4925-5205

Leading engineer for the implementation of scientific developments

Russian Federation, 123098, Moscow

Tatyana V. Grebennikova

N.F. Gamaleya National Research Center of Epidemiology and Microbiology of the Ministry of Health of Russia

Email: t_grebennikova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6141-9361

Doctor of Biological Sciences, Professor, Corresponding Member RAS, deputy Director for Science of the Division of the Ivanovsky Virology Institute Head of the Control Center

Russian Federation, 123098, Moscow

References

  1. Fernandes Q., Inchakalody V.P., Merhi M., Mestiri S., Taib N., Moustafa Abo El-Ella D., et al. Emerging COVID-19 variants and their impact on SARS-CoV-2 diagnosis, therapeutics and vaccines. Ann. Med. 2022; 54(1): 524–40. https://doi.org/10.1080/07853890.2022.2031274
  2. Grebennikova T.V., Eliseeva O.V., Latyshev O.E., Savochkina T.E., Tsibezov V.V., Cherepushkin S.A., et al. Recombinant virus-like particles for induction of specific immunity against severe acute respiratory syndrome virus SARS-CoV-2. Patent RU 2769224 C1; 2022. https://elibrary.ru/prmwjl (in Russian)
  3. Grebennikova T.V., Eliseeva O.V., Latyshev O.E., Cherepushkin S.A., Tsibizov V.V., Lebedeva V.V., et al. Virus-like chimeric particles for the induction of specific immunity against the severe acute respiratory syndrome virus SARS-CoV-2, containing proteins of coronavirus and rotavirus. Patent RU 2779810 C1; 2022. (in Russian)
  4. Gus’kova T.A., Syubaev R.D. Toxicological Aspects of Simultaneous Use of Various Medicines. Toxicology of Medicines [Toksikologicheskie aspekty odnovremennogo ispol’zovaniya razlichnykh lekarstvennykh sredstv. Toksikologiya lekarstvennykh sredstv]. Moscow: Russkii vrach; 2003; 116–40. (in Russian)
  5. Zapadnyuk I.P., Zapadnyuk V.I., Zakhariya E.A. Laboratory Animals, their Breeding and Use in Experiment [Laboratornye zhivotnye, ikh razvedenie i ispol’zovanie v eksperimente]. Kiev; 1982. (in Russian)
  6. International recommendations for conducting biomedical research using animals. Lanimagologiya. 1993; (1): 29. (in Russian)
  7. Menshikov V.V. Laboratory Research Methods in the Clinic [Laboratornye metody issledovaniya v klinike]. Moscow; 1987. (in Russian)
  8. Nazarenko G.I., Kishkun A.A. Clinical Evaluation of Laboratory Research Results: A Practical Guide [Klinicheskaya otsenka rezul’tatov laboratornykh issledovanii: Prakticheskoe rukovodstvo]. Moscow: Meditsina; 2007. (in Russian)
  9. Trakhtenberg I.M. Problems of Norm in Toxicology [Problemy normy v toksikologii]. Moscow; 1991. (in Russian)
  10. Mironov A.N. ed. Guidelines for Conducting Preclinical Studies of Medicines [Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovanii lekarstvennykh sredstv]. Moscow: Grif and K; 2012. (in Russian)
  11. Mironov A.N., Merkulov V.A. Guidelines for the Examination of Medicines. Volume 3 [Rukovodstvo po ekspertize lekarstvennykh sredstv. Tom 3]. Moscow: Poligraf-Plyus; 2014. (in Russian)
  12. Garber D.S., Barbi R.V., Bilitski D.T., Kleiton Li.E., Donovan D.K., Kon D.F., et al. Guidelines for the Maintenance and Use of Laboratory Animals [Rukovodstvo po soderzhaniyu i ispol’zovaniyu laboratornykh zhivotnykh]. Moscow: IRBIS; 2017. https://elibrary.ru/zrjvdj (in Russian)
  13. WHO. Guidelines on the non-clinical evaluation of vaccine adjuvants and adjuvanted vaccines; 2014. Available at: https://who.int/publications/m/item/nonclinical-evaluation-of-vaccine-adjuvants-and-adjuvanted-vaccines-annex-2-trs-no-987
  14. Requirements of the International Committee for Science on the use of laboratory animals in experimental research. Byulleten’ IKLAS. 1978; (24): 4–5. (in Russian)
  15. Lineva A. Physiological Indicators of the Norm of Animals. Reference Book [Fiziologicheskie pokazateli normy zhivotnykh. Spravochnik]. Moscow: Aquarium LTD; 2003. (in Russian)
  16. Abrashova T.V., Gushchin Ya.A., Kovaleva M.A., Rybakova A.V., Selezneva A.I., Sokolova A.P., et al. Guide. Physiological, Biochemical and Biometric Indicators of the Norm of Experimental Animals [Spravochnik. Fiziologicheskie, biokhimicheskie i biometricheskie pokazateli normy eksperimental’nykh zhivotnykh]. St. Petersburg: LEMA; 2013. https://elibrary.ru/ptsruo (in Russian)
  17. Chen Y., Cheng L., Lian R., Song Z., Tian J. COVID-19 vaccine research focusses on safety, efficacy, immunoinformatics, and vaccine production and delivery: a bibliometric analysis based on VOSviewer. Biosci. Trends. 2021; 15(2): 64–73. https://doi.org/10.5582/bst.2021.01061
  18. Nooraei S., Bahrulolum H., Hoseini Z.S., Katalani C., Hajizade A., Easton A.J., et al. Virus-like particles: preparation, immunogenicity and their roles as nanovaccines and drug nanocarriers. J. Nanobiotechnology. 2021; 19(1): 59. https://doi.org/10.1186/s12951-021-00806-7
  19. Bai Z., Wan D., Lan T., Hong W., Dong H., Wei Y., et al. Nanoplatform based intranasal vaccines: current progress and clinical challenges. ACS Nano. 2024; 18(36): 24650–81. https://doi.org/10.1021/acsnano.3c10797
  20. Marks P.W., Gruppuso P.A., Adashi E.Y. Urgent need for next-generation COVID-19 vaccines. JAMA. 2023; 329(1): 19–20. https://doi.org/10.1001/jama.2022.22759
  21. Latyshev O.E., Zaykova O.N., Eliseeva O.V., Savochkina T.E., Chernoryzh Ya.Yu., Syroeshkin A.V., et al. Development, production and characterization of SARS-CoV-2 virus-like particles (Coronaviridae: orthocoronavirinae: betacoronavirus: sarbecovirus). Voprosy virusologii. 2024; 69(2): 175–86. https://doi.org/10.36233/0507-4088-226 https://elibrary.ru/gkxfed (in Russian)
  22. Banihashemi S.R., Es-Haghi A., Fallah Mehrabadi M.H., Nofeli M., Mokarram A.R., Ranjbar A., et al. Safety and efficacy of combined intramuscular/intranasal RAZI-COV PARS vaccine candidate against SARS-CoV-2: A preclinical study in several animal models. Front. Immunol. 2022; 13: 836745. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.836745
  23. Vakhrusheva A.V., Kudriavtsev A.V., Kryuchkov N.A., Deev R.V., Frolova M.E., Blagodatskikh K.A., et al. SARS-CoV-2 subunit virus-like vaccine demonstrates high safety profile and protective efficacy: preclinical study. Vaccines (Basel). 2022; 10(8): 1290. https://doi.org/10.3390/vaccines10081290
  24. Antonova N.A., Yeritsyan K.Yu. The systematic review of empirical research of factors of refusal from vaccination. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal). 2018; 97(7): 664–70. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-7-664-670 https://elibrary.ru/uxaexo (in Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure. Average weights of male (a) and female (b) mice in the study groups before the study – day 0, on days 1, 2, 3, 4, 7, 8 and 15 after vaccine administration, g (m ± SEM). Average weights of male (c) and female (d) rats in the study groups before the study – day 0, on days 8, 15, 22, 29, 36, 43, 50 and 58 after vaccine administration, g (m ± SEM). Vertical axis – animal weight, g; horizontal axis – experiment duration, days.

Download (205KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Chernoryzh Y.Y., Kondratieva V.M., Malkova А.P., Savochkina T.E., Eliseeva O.V., Latyshev O.E., Yakunin D.Y., Zaykova O.N., Sludnyakova E.S., Grebennikova T.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».