Гибридная мультиэпитопная рекомбинантная вакцина для защиты от инфекции, вызванной стрептококками группы В
- Авторы: Леонтьева Г.Ф.1, Крамская Т.А.1, Королева И.В.1, Кулешевич Е.В.1, Дуплик Н.В.1, Суворов А.Н.1
-
Учреждения:
- Институт экспериментальной медицины
- Выпуск: Том 24, № 4 (2024)
- Страницы: 60-73
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://journal-vniispk.ru/MAJ/article/view/284827
- DOI: https://doi.org/10.17816/MAJ635351
- ID: 284827
Цитировать
Аннотация
Обоснование. Streptococcus agalactiae, широко известный как стрептококк группы B, — важный патоген, ответственный за тяжелые, а иногда и смертельные инвазивные инфекции у новорожденных. Он также представляет существенный риск для пожилых людей и людей с ослабленным иммунитетом. Современные профилактические стратегии в первую очередь включают использование антибиотиков для предотвращения передачи стрептококка группы B от матери плоду и для лечения уже установившихся инфекций. Появление штаммов, устойчивых к антибиотикам, снизило эффективность этих методов лечения и сделало очевидной необходимость применения альтернативных профилактических мер. Вакцины представляют собой многообещающее дополнение к антибиотикам, потенциально обеспечивая более широкую и эффективную защиту от инфекций, вызванных стрептококками группы B.
Цель — исследование направлено на оценку иммуногенных свойств и защитной эффективности недавно разработанной химерной рекомбинантной белковой вакцины, предназначенной для борьбы с инфекциями, вызванными стрептококками группы B (Su4). Вакцина включает иммунодоминантные эпитопы пяти белков — факторов вирулентности стрептококков группы B. В работе исследованы различные пути вакцинации мышей с последующим анализом эффективности индуцированного иммунного ответа при защите от различных форм инфекции, вызванной стрептококками группы B.
Материалы и методы. Самок беспородных мышей (в возрасте 6–8 нед.) иммунизировали подкожно, интраназально или интравагинально гибридным рекомбинантным вакцинным полипептидом Su4 в дозе 20 мкг с повторным введением в той же дозе через 21 день. Образцы крови брали из подчелюстной вены на 20-й и 40-й день после иммунизации. Иммуногенность оценивали путем измерения уровней специфических IgG, IgG1, IgG2a и IgG3 с помощью иммуноферментного анализа. Планшеты покрывали белком Su4 или рекомбинантными пептидными аналогами каждого из пяти участков комплексной молекулы Su4 и определяли концентрации антител с использованием стандартных кривых. Защитную эффективность оценивали по бактериальной нагрузке в легких и вагинальных смывах мышей, инфицированных штаммом стрептококка группы B 6224 назальным или вагинальным путем в дозе 108 КОЕ на одно животное. Концентрацию бактерий в легочных гомогенатах и вагинальных смывах определяли путем посева материала на колумбийский кровяной агар.
Результаты. Изучена защитная эффективность вакцинации полиэпитопной молекулой Su4, состоящей из линейных детерминант пяти белков стрептококка группы B. Иммунизация подкожным, интраназальным и вагинальным способами показала, что белок Su4 был иммуногенным и вызывал выработку специфического IgG. Подкожная иммунизация обеспечивала накопление самого высокого уровня антител. Иммунный ответ развивался по типу Th2 и преимущественно приводил к индукции IgG1 антител, потенциально способных опсонизировать бактерии и инициировать фагоцитоз. Вакцинация обеспечивала ускоренное выведение стрептококка группы B из полости влагалища мышей после инфекции по сравнению с контрольной группой, демонстрируя защитную эффективность стимулированного иммунного ответа в защите против инфекций, вызванных стрептококками группы B.
Заключение. Полиэпитопный химерный рекомбинантный белок Su4 иммуногенен при подкожном, интраназальном и вагинальном введении и индуцирует системный IgG-ответ, специфичный в отношении белков стрептококка группы B. Этот ответ повышает устойчивость к назальной и вагинальной формам инфекции, вызванной стрептококком группы B, что позволяет рассматривать Su4 в качестве перспективной кандидатной мультиэпитопной вакцины против стрептококков группы B.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Галина Федоровна Леонтьева
Институт экспериментальной медицины
Email: galeonte@Yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9876-6594
SPIN-код: 5204-9252
канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник отдела молекулярной микробиологии
Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12Татьяна Анатольевна Крамская
Институт экспериментальной медицины
Автор, ответственный за переписку.
Email: Tatyana.kramskaya@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9408-6647
SPIN-код: 4529-3260
канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела молекулярной микробиологии
Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12Ирина Владимировна Королева
Институт экспериментальной медицины
Email: IVKoroleva@Yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7966-5130
SPIN-код: 6456-7406
канд. биол. наук, cтарший научный сотрудник отдела молекулярной микробиологии
Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12Евгения Владимировна Кулешевич
Институт экспериментальной медицины
Email: k-zh-v@mail.ru
SPIN-код: 6514-2213
канд. биол. наук, научный сотрудник отдела молекулярной микробиологии
Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12Надежда Владиленовна Дуплик
Институт экспериментальной медицины
Email: nadezhdaduplik@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6595-7354
SPIN-код: 6628-3532
канд. биол. наук, научный сотрудник отдела молекулярной микробиологии
Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12Александр Николаевич Суворов
Институт экспериментальной медицины
Email: alexander_suvorov1@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0003-2312-5589
SPIN-код: 8062-5281
д-р мед. наук, профессор, чл.-корр. РАН, руководитель отдела молекулярной микробиологии
Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Академика Павлова, д. 12Список литературы
- Spellerberg B. Pathogenesis of neonatal Streptococcus agalactiae infections // Microbes Infect. 2000. Vol. 2, N 14. P. 1733–1742 . doi: 10.1016/s1286-4579(00)01328-9
- Edwards M.S., Baker C.J. Group B streptococcal infections in elderly adults // Clin Infect Dis. 2005. Vol. 41, N 6. P. 839–847. doi: 10.1086/432804
- Sambola A., Miro J.M., Tornos M.P., et al. Streptococcus agalactiae infective endocarditis: analysis of 30 cases and review of the literature, 1962–1998 // Clin Infect Dis. 2002. Vol. 34, N 12. P. 1576–1584. doi: 10.1086/340538
- Rollán M.J., San Román J.A., Vilacosta I., et al. Clinical profile of Streptococcus agalactiae native valve endocarditis // Am Heart J. 2003. Vol. 146, N 6. P. 1095–1098. doi: 10.1016/S0002-8703(03)00444-7
- Scully B.E., Spriggs D., Neu H.C. Streptococcus agalactiae (group B) endocarditis – a description of twelve cases and review of the literature // Infection. 1987. Vol. 15, N 3. P. 169–176. doi: 10.1007/BF01646041
- Le Doare K., Heath P.T. An overview of global GBS epidemiology // Vaccine. 2013. Vol. 31 Suppl 4. P. D7–12. doi: 10.1016/j.vaccine.2013.01.009
- Gizachew M., Tiruneh M., Moges F., Tessema B. Streptococcus agalactiae maternal colonization, antibiotic resistance and serotype profiles in Africa: a meta-analysis // Ann Clin Microbiol Antimicrob. 2019. Vol. 18, N 1. P. 14. doi: 10.1186/s12941-019-0313-1
- Wang P., Tong J.J., Ma X.H., et al. Serotypes, antibiotic susceptibilities, and multi-locus sequence type profiles of Streptococcus agalactiae isolates circulating in Beijing, China // PLoS One. 2015. Vol. 10, N 3. P. e0120035. doi: 10.1371/journal.pone.012003
- Cheng Z., Qu P., Ke P., et al. Antibiotic resistance and molecular epidemiological characteristics of Streptococcus agalactiae isolated from pregnant women in Guangzhou, South China // Can J Infect Dis Med Microbiol. 2020. Vol. 2020. P. 1368942. doi: 10.1155/2020/13689425
- Carreras-Abad C., Ramkhelawon L., Heath P.T., Le Doare K. A vaccine against group B streptococcus: recent advances // Infect Drug Resist. 2020. Vol. 13. P. 1263–1272. doi: 10.2147/IDR.S203454
- Kim S.-Y., Nguyen C., Russell L.B., et al. Cost-effectiveness of a potential group B streptococcal vaccine for pregnant women in the United States // Vaccine. 2017. Vol. 35, N 45. P. 6238–6247. doi: 10.1016/j.vaccine.2017.08.085
- Kim S.Y., Russell L.B., Park J., et al. Cost-effectiveness of a potential group B streptococcal vaccine program for pregnant women in South Africa // Vaccine. 2014. Vol. 32, N 17. P. 1954–1963. doi: 10.1016/j.vaccine.2014.01.062
- Hartley J., Li Y., Kunkel L., Crowcroft N.S. The burden of infant group B streptococcal infections in Ontario: Analysis of administrative data to estimate the potential benefits of new vaccines // Hum Vaccin Immunother. 2019. Vol. 15, N 1. P. 193–202. doi: 10.1080/21645515.2018.1511666
- Baker C.J., Rench M.A., Edwards M.S., et al. Immunization of pregnant women with a polysaccharide vaccine of group B streptococcus // N Engl J Med. 1988. Vol. 319, N 18. P. 1180–1185. doi: 10.1056/NEJM198811033191802
- Baker C.J., Rench M.A., Fernandez M., et al. Safety and immunogenicity of a bivalent group B streptococcal conjugate vaccine for serotypes II and III // J Infect Dis. 2003. Vol. 188, N 1. P. 66–73. doi: 10.1086/375536
- Baker C.J., Rench M.A., McInnes P. Immunization of pregnant women with group B streptococcal type III capsular polysaccharide-tetanus toxoid conjugate vaccine // Vaccine. 2003. Vol. 21, N 24. P. 3468–3472. doi: 10.1016/s0264-410x(03)00353-0
- Baker C.J., Paoletti L.C., Wessels M.R., et al. Safety and immunogenicity of capsular polysaccharide-tetanus toxoid conjugate vaccines for group B streptococcal types IA and IB // J Infect Dis. 1999. Vol. 179, N 1. P. 142–150. doi: 10.1086/314574
- Baker C.J., Paoletti L.C., Rench M.A., et al. Immune response of healthy women to 2 different group B streptococcal type V capsular polysaccharide-protein conjugate vaccines // J Infect Dis. 2004. Vol. 189, N 6. P. 1103–1112. doi: 10.1086/382193
- Heath P.T. An update on vaccination against group B streptococcus // Expert Rev Vaccines. 2011. Vol. 10, N 5. P. 685–694. doi: 10.1586/erv.11.61
- Larsson C., Stålhammar-Carlemalm M., Lindahl G. Protection against experimental infection with group B streptococcus by immunization with a bivalent protein vaccine // Vaccine. 1999. Vol. 17, N 5. P. 454–458. doi: 10.1016/s0264-410x(98)00218-7
- Madhi S.A., Anderson A.S., Absalon J., et al. Potential for maternally administered vaccine for infant group B streptococcus // N Engl J Med. 2023. Vol. 389, N 3. P. 215–227. doi: 10.1056/NEJMoa2116045
- Fischer P., Pawlowski A., Cao D., et al. Safety and immunogenicity of a prototype recombinant alpha-like protein subunit vaccine (GBS-NN) against Group B Streptococcus in a randomised placebo-controlled double-blind phase 1 trial in healthy adult women // Vaccine. 2021. Vol. 39, N 32. P. 4489–4499. doi: 10.1016/j.vaccine.2021.06.046
- Gavi.org [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.gavi.org/vaccineswork/routine-vaccines-extraordinary-impact-group-b-streptococcus-gbs . Дата обращения: 25.12.2024.
- Larsson C., Lindroth M., Nordin P., et al. Association between low concentrations of antibodies to protein alpha and Rib and invasive neonatal group B streptococcal infection // Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. 2006. Vol. 91, N 6. P. F403–408. doi: 10.1136/adc.2005.090472
- Santi I., Maione D., Galeotti C.L., et al. BibA induces opsonizing antibodies conferring in vivo protection against group B Streptococcus // J Infect Dis. 2009. Vol. 200, N 4. P. 564–570. doi: 10.1086/603540
- Brodeur B.R., Boyer M., Charlebois I., et al. Identification of group B streptococcal Sip protein, which elicits cross-protective immunity // Infect Immun. 2000. Vol. 68, N 10. P. 5610–5618. doi: 10.1128/IAI.68.10.5610-5618.2000
- Крамская Т.А., Леонтьева Г.Ф., Грабовская К.Б., и др. Исследование защитных механизмов действия препарата поливалентной рекомбинантной вакцины на основе консервативных белков для профилактики инфекций, вызываемых стрептококками группы В // Медицинский алфавит. 2015. Т. 1, № 6. С. 30–33. EDN: UCMAUP
- Felgner S., Spöring I., Pawar V., et al. The immunogenic potential of bacterial flagella for Salmonella -mediated tumor therapy // Int J Cancer. 2020. Vol. 147, N 2. P. 448–460. doi: 10.1002/ijc.32807
- Филимонова 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. С. 82–90. EDN: XDNAAZ
- Suvorov A., Dukhovlinov I., Leontieva G., et al. Chimeric Protein PSPF, a potential vaccine for prevention streptococcus pneumonia infection // Vaccines and Vaccination. 2015. Vol. 2015, N 6. P. 1–8. doi: 10.4172/2157-7560.10000304
- Majumder K. Ligation-free gene synthesis by PCR: synthesis and mutagenesis at multiple loci of a chimeric gene encoding OmpA signal peptide and hirudin // Gene. 1992. Vol. 110, N 1. P. 89–94. doi: 10.1016/0378-1119(92)90448-x Erratum in: Gene. 1992. Vol. 116, N 1. P. 115–116. doi: 10.1016/0378-1119(92)90638-6 Erratum in: Gene. 1992. Vol. 122, N 2. P. 389.
- Dzanibe S., Kwatra G., Adrian P.V., et al. Association between antibodies against group B Streptococcus surface proteins and recto-vaginal colonisation during pregnancy // Sci Rep. 2017. Vol. 7, N 1. P. 16454. doi: 10.1038/s41598-017-16757-9
- Procter S.R., Gonçalves B.P., Paul P., et al. Maternal immunisation against Group B Streptococcus: A global analysis of health impact and cost-effectiveness // PLoS Med. 2023. Vol. 20, N 3. P. e1004068. doi: 10.1371/journal.pmed.1004068
- Gupalova T., Leontieva G., Kramskaya T., et al. Development of experimental GBS vaccine for mucosal immunization // PloS One. 2018. Vol. 13, N 5. P. e0196564. doi: 10.1371/journal.pone.0196564
- Furfaro L.L., Chang B.J., Payne M.S. Perinatal Streptococcus agalactiae epidemiology and surveillance targets // Clin Microbiol Rev. 2018. Vol. 31, N 4. P. e00049–18. doi: 10.1128/CMR.00049-18
- Bambini S., Rappuoli R. The use of genomics in microbial vaccine development // Drug Discov Today. 2009. Vol. 14, N 5–6. P. 252–260. doi: 10.1016/j.drudis.2008.12.007
- Suvorov A., Ustinovitch I., Meringova L., et al. Construction of recombinant polypeptides based on beta antigen C (Bac) protein and their usage for protection against group B streptococcal infection // Indian J Med Res. 2004. Vol. 119 Suppl. P. 228–232.
- Vorobieva E.I., Meringova L.F., Leontieva G.F., et al. Analysis of recombinant group B streptococcal protein ScaAB and evaluation of its immunogenicity // Folia Microbiol (Praha). 2005. Vol. 50, N 2. P. 172–176. doi: 10.1007/BF02931468
- Schrag S.J., Zywicki S., Farley M.M., et al. Group B streptococcal disease in the era of intrapartum antibiotic prophylaxis // N Engl J Med. 2000. Vol. 342, N 1. P. 15–20. doi: 10.1056/NEJM200001063420103
- Michel J.L., Madoff L.C., Kling D.E., et al. Cloned alpha and beta C-protein antigens of group B streptococci elicit protective immunity // Infect Immun. 1991. Vol. 59, N 6. P. 2023–2028. doi: 10.1128/iai.59.6.2023-2028.1991
- Navarre W.W., Schneewind O. Surface proteins of gram-positive bacteria and mechanisms of their targeting to the cell wall envelope // Microbiol Mol Biol Rev. 1999. Vol. 63, N 1. P. 174–229. doi: 10.1128/MMBR.63.1.174-229.1999
- Santillan D.A., Rai K.K., Santillan M.K., et al. Efficacy of polymeric encapsulated C5a peptidase-based group B streptococcus vaccines in a murine model // Am J Obstet Gynecol. 2011. Vol. 205, N 3. P. 249.e1–8. doi: 10.1016/j.ajog.2011.06.024
- Hajam I.A., Dar P.A., Shahnawaz I., et al. Bacterial flagellin – a potent immunomodulatory agent // Exp Mol Med. 2017. Vol. 49, N 9. P. e373. doi: 10.1038/emm.2017.172
- Scheiblhofer S., Laimer J., Machado Y., et al. Influence of protein fold stability on immunogenicity and its implications for vaccine design // Expert Rev Vaccines. 2017. Vol. 16, N 5. P. 479–489. doi: 10.1080/14760584.2017.1306441
- Toellner K.M., Luther S.A., Sze D.M., et al. T helper 1 (Th1) and Th2 characteristics start to develop during T cell priming and are associated with an immediate ability to induce immunoglobulin class switching // J Exp Med. 1998. Vol. 187, N 8. P. 1193–1204. doi: 10.1084/jem.187.8.1193
- Urban J.F. Jr., Noben-Trauth N., Donaldson D.D., et al. IL-13, IL-4Ralpha, and Stat6 are required for the expulsion of the gastrointestinal nematode parasite Nippostrongylus brasiliensis // Immunity. 1998. Vol. 8, N 2. P. 255–264. doi: 10.1016/s1074-7613(00)80477-x
- Cunningham A.F., Khan M., Ball J., et al. Responses to the soluble flagellar protein FliC are Th2, while those to FliC on Salmonella are Th1 // Eur J Immunol. 2004. Vol. 34, N 11. P. 2986–2995. doi: 10.1002/eji.200425403
- Bretscher P.A. On the mechanism determining the TH1/TH2 phenotype of an immune response, and its pertinence to strategies for the prevention, and treatment, of certain infectious diseases // Scand J Immunol. 2014. Vol. 79, N 6. P. 361–376. doi: 10.1111/sji.12175
- Wang G., de Jong R.N., van den Bremer E.T., et al. Molecular basis of assembly and activation of complement component C1 in complex with immunoglobulin G1 and antigen // Mol Cell. 2016. Vol. 63. P. 135–145. doi: 10.1016/j.molcel.2016.05.016
- Cheng Q., Carlson B., Pillai S., et al. Antibody against surface-bound C5a peptidase is opsonic and initiates macrophage killing of group B streptococci // Infect Immun. 2001. Vol. 69, N 4. P. 2302–2308. doi: 10.1128/IAI.69.4.2302-2308.2001
- Arlian B.M., Tinker J.K. Mucosal immunization with a Staphylococcus aureus IsdA-cholera toxin A2/B chimera induces antigen-specific Th2-type responses in mice // Clin Vaccine Immunol. 2011. Vol. 18, N 9. P. 1543–1551. doi: 10.1128/CVI.05146-11
- Zhang L. Multi-epitope vaccines: a promising strategy against tumors and viral infections // Cell Mol Immunol. 2018. Vol. 15, N 2. P. 182–184. doi: 10.1038/cmi.2017.92
- Ma C., Li Y., Wang L., et al. Intranasal vaccination with recombinant receptor-binding domain of MERS-CoV spike protein induces much stronger local mucosal immune responses than subcutaneous immunization: Implication for designing novel mucosal MERS vaccines // Vaccine. 2014. Vol. 32, N 18. P. 2100–2108 . doi: 10.1016/j.vaccine.2014.02.004
- Nimmerjahn F., Ravetch J.V. Divergent immunoglobulin G subclass activity through selective Fc receptor binding // Science. 2005. Vol. 310. P. 1510–1512. doi: 10.1126/science.1118948
- Nimmerjahn F., Ravetch J.V. Fc gamma receptors as regulators of immune responses // Nat Rev Immunol. 2008. Vol. 8. P. 34–47. doi: 10.1038/nri2206
- Vidarsson G., Dekkers G., Rispens T. IgG subclasses and allotypes: from structure to effector functions // Front Immunol. 2014. Vol. 5. P. 520. doi: 10.3389/fimmu.2014.00520
Дополнительные файлы
