Biological properties of the recombinant influenza A/H1N1pdm09 virus expressing a fragment of the Streptococcus pneumoniae surface protein

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Live influenza vaccine strains may serve as a promising system for the delivery of target antigens to the body because such a vaccine is administered intranasally and stimulates multiple chains of immunity against both the target pathogen and the influenza virus, a serious infection that causes significant socioeconomic damage worldwide each year.

AIM: The study was aimed to evaluate the biological properties of a recombinant live influenza vaccine strain of subtype A/H1N1pdm09 expressing a fragment of the Streptococcus pneumoniae Spr1875 surface protein.

MATERIALS AND METHODS: The A/H1N1pdm09 recombinant live influenza vaccine strain expressing a 69-amino-acid fragment of the S. pneumoniae surface protein Spr1875 as part of a chimeric hemagglutinin molecule was prepared by reverse genetics using an 8-plasmid system. The reproductive activity of the recombinant virus was studied in chicken embryos, whereas immunogenicity and protective efficiency were studied in Balb/C mice.

RESULTS: The recombinant influenza virus strain with hemagglutinin H1-Spr-69 demonstrated active reproduction in chicken embryos and retained the temperature-sensitive phenotypic trait of vaccine viruses. However, its growth in the respiratory tract of mice was limited compared with the original A/H1N1pdm09 vaccine virus. Intranasal administration of the recombinant H1-Spr strain to mice resulted in stimulation of virus-specific serum IgG antibody production comparable to that induced by the classic live influenza A/H1N1pdm09 vaccine. Furthermore, this strain induced an increase in IgG antibodies against the pneumococcal insertion Spr1875. Although the A/H1N1pdm09 variant was more effective than the chimeric H1-Spr virus in preventing weight loss in mice infected with mouse-adapted influenza A/California/07/09 (H1N1)pdm09 (H1N1)pdm09 virus, the titers of the challenge virus in the lungs of mice from both vaccine groups were significantly reduced compared with unvaccinated animals.

CONCLUSIONS: The results demonstrate the ability of the chimeric recombinant H1-Spr strain to stimulate protective immunity against influenza virus.

About the authors

Yulia A. Desheva

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State University

Email: desheva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9794-3520
SPIN-code: 4881-3786

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor of the Department of Fundamental Problems in Medicine and Medical Technologies; Leading Research Associate of the Department of Virology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022; Saint Petersburg

Andrey R. Rekstin

Institute of Experimental Medicine

Email: arekstin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2156-1635
SPIN-code: 5359-1516

Cand. Sci. (Biology), Leading Research Associate of the Department of Virology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Irina V. Mayorova

Institute of Experimental Medicine

Email: mayorovairina0248@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-5130-5000

Research Technician of the Department of Virology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Nina V. Kopylova

Institute of Experimental Medicine

Email: KNINA5485@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-1963-0333

Research Technician of the Department of Virology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Olga S. Kopteva

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State University

Email: olga.s.kopteva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2645-3433
SPIN-code: 7630-3067

Research Associate at the world-class scientific center “Center for Personalized Medicine”, Postgraduate student

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022; Saint Petersburg

Daria S. Petrachkova

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: ya.dashook@ya.ru
ORCID iD: 0009-0004-0045-4886
SPIN-code: 8464-2810

Research Technician of the Department of Virology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Polina A. Kudar

Institute of Experimental Medicine

Email: polina6226@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3342-5828
SPIN-code: 9211-0537

Junior Research Associate at the world-class scientific center “Center for Personalized Medicine”

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Tatyana S. Kotomina

Institute of Experimental Medicine

Email: tstretiak@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9999-089X
SPIN-code: 7613-9715

Research Associate at the Laboratory of Immunology and Prevention of Viral Infections of the A.A. Smorodintsev Virology Department

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Anastasia S. Matushkina

Institute of Experimental Medicine

Email: anastasiia.evsina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9045-0683
SPIN-code: 5437-8402

Research Associate at the A.A. Smorodintsev Virology Department

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Galina F. Leontieva

Institute of Experimental Medicine

Email: galeonte@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9876-6594
SPIN-code: 5204-9252

Cand. Sci. (Biology), Senior Research Associate at the world-class scientific center “Center for Personalized Medicine”, Senior Research Associate at the Department of Molecular Microbiology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Tatyana A. Kramskaya

Institute of Experimental Medicine

Email: Tatyana.kramskaya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9408-6647
SPIN-code: 4529-3260

Cand. Sci. (Biology), Senior Research Associate in the Department of Molecular Microbiology

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Irina N. Isakova-Sivak

Institute of Experimental Medicine

Email: isakova.sivak@iemspb.ru
ORCID iD: 0000-0002-2801-1508
SPIN-code: 3469-3600

Dr. Sci. (Biology), Head of the Laboratory of Immunology and Prevention of Viral Infections of the A.A. Smorodintsev Virology Department

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

References

  1. Bello S, Mincholé E, Fandos S, et al. Inflammatory response in mixed viral-bacterial community-acquired pneumonia. BMC Pulm Med. 2014;14:123. doi: 10.1186/1471-2466-14-123
  2. Chalmers JD, Campling J, Dicker A, et al. A systematic review of the burden of vaccine preventable pneumococcal disease in UK adults. BMC Pulm Med. 2016;16(1):77. doi: 10.1186/s12890-016-0242-0
  3. Suvorov A, Dukhovlinov I, Leontieva G, et al. Chimeric protein PSPF, a potential vaccine for prevention Streptococcus . Vaccines and Vaccination . 2015;6(6):304. doi: 10.4172/2157-7560.1000304
  4. Peppoloni S, Colombari B, Beninati C, et al. The Spr1875 protein confers resistance to the microglia-mediated killing of Streptococcus pneumonia . Microb Pathog. 2013;59:42–47. doi: 10.1016/j.micpath.2013.04.002
  5. Kramskaya T, Leontieva G, Desheva Y, et al. Combined immunization with attenuated live influenza vaccine and chimeric pneumococcal recombinant protein improves the outcome of virus-bacterial infection in mice. Plos One. 2019;14(9):e0222148. doi: 10.1371/journal.pone.0222148
  6. Rekstin AR, Desheva JA, Kiseleva IV, Isakova-Sivak IN. Early protection against influenza by pandemic live attenuated influenza vaccines. Medical Academic Journal. 2019;19(3):37–46. doi: 10.17816/MAJ19337-46
  7. Isakova-Sivak I, Tretiak T, Rudenko L. Cold-adapted influenza viruses as a promising platform for viral-vector vaccines. Expert Rev Vaccines. 2016;15(10):1241–1243. doi: 10.1080/14760584.2016.1208088
  8. Cardaci A, Papasergi S, Midiri A, et al. Protective activity of Streptococcus pneumoniae Spr1875 protein fragments identified using a phage displayed genomic library. PLoS One . 2012;7(5):e36588. doi: 10.1371/journal.pone.0036588
  9. Smolonogina TA, Isakova-Sivak IN, Kotomina TS, et al. Generation of a vaccine against group B streptococcal infection on the basis of cold-adapted influenza A virus. Mol Genet Microbiol Virol. 2019;34(1):25–34. doi: 10.3103/S0891416819010087
  10. Okonechnikov K, Golosova O, Fursov M; UGENE team. Unipro UGENE: a unified bioinformatics toolkit. Bioinformatics . 2012;28(8):1166–1167. doi: 10.1093/bioinformatics/bts091
  11. Reed LJ, Muench H. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. Am J Epidemiol . 1938;27(3):493–497. doi: 10.1093/OXFORDJOURNALS.AJE.A118408
  12. Rowe T, Abernathy RA, Hu-Primmer J, et al. Detection of antibody to avian influenza A (H5N1) virus in human serum by using a combination of serologic assays. J Clin Microbiol. 1999;37(4):937–943. doi: 10.1128/JCM.37.4.937-943.1999
  13. Hoffmann E, Neumann G, Kawaoka Y, et al. A DNA transfection system for generation of influenza A virus from eight plasmids. Proc Natl Acad Sci. 2000;97(11):6108–6113. doi: 10.1073/pnas.100133697
  14. Desheva YA, Leontieva GF, Kramskaya TA, et al. Prevention of influenza A (H7N9) and bacterial infections in mice using intranasal immunization with live influenza vaccine and the group B streptococcus recombinant polypeptides. Virology (Auckl). 2017;8:1178122X17710949. doi: 10.1177/1178122X17710949
  15. Gerlach T, Elbahesh H, Saletti G, Rimmelzwaan GF. Recombinant influenza A viruses as vaccine vectors. Expert Rev Vaccines. 2019;18(4):379–392. doi: 10.1080/14760584.2019.1582338
  16. Kiseleva I, Dubrovina I, Fedorova E, et al. Genetic stability of live attenuated vaccines against potentially pandemic influenza viruses. Vaccine . 2015;33(49):7008–7014. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.09.050

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Results of molecular genetic analysis of H1-Spr: a , separation of amplified fragments in agarose gel; b , amino acid sequence of the bacterial fragment integrated into hemagglutinin

Download (77KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Replication activity of influenza virus strains in developing chicken embryos at different incubation temperatures. * p < 0.05

Download (75KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Reproduction of influenza vaccine viruses in the upper and lower respiratory tract of mice ( n = 5 per group). ** p < 0.01. The dotted line indicates the sensitivity threshold of the method

Download (91KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Results of the immunogenicity study: a , serum IgG to the whole virus A/South Africa/3626/13 (H1N1), enzyme-linked immunosorbent assay ( n = 5 per group) on Day 14 and Day 28 after the first vaccination; b , serum IgG to the recombinant PSP protein on Day 14 after the first vaccination. * р < 0.05 compared with unvaccinated animals (PBS)

Download (158KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Results of the study of the protective effect of immunization with the recombinant H1-Spr virus: a , changes in the average weight of mice after experimental infection ( n = 10); b , reproduction of the infecting virus A/California/07/09 (H1N1)pdm09-MA in the lungs of mice on Day 3 after experimental infection ( n = 3). PBS, unvaccinated animals

Download (150KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector



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».