Универсальная рекомбинантная. Разработана новая вакцина от ротавируса

Исследовательский коллектив кафедры вирусологии биологического факультета МГУ получил новый универсальный рекомбинантный антиген, который может использоваться в разработке вакцины от ротавируса А. Для повышения иммуногенности к антигену добавили сферические частицы вируса табачной мозаики в качестве адъюванта. Эффективность такой вакцины проверили в ходе серологических исследований и экспериментов in vivo на мышах.

Результаты подтвердили целесообразность использования полученного соединения в дальнейших разработках. Исследование опубликовано в журнале Viruses.

Заражение ротавирусом приводит к гастроэнтериту. Это заболевание сопровождается тошнотой, рвотой, болью в животе, диареей, лихорадкой и, как следствие, острым обезвоживанием. Ротавирусная инфекция ежегодно является причиной 130 тысяч смертей детей возрастом до пяти лет. Наиболее эффективный способ предупредить болезнь – вакцинироваться.

Существуют различные ротавирусные вакцины, которые достаточно успешно применяются: RotaRix®, RotaTeq®. Однако исследования этих препаратов после получения лицензии показывают, что в развивающихся странах они имеют низкую эффективность. Предполагается, что это связано с бóльшим количеством отличающихся штаммов ротавирусов в этих странах, а также одновременным заражением другими возбудителями заболеваний кишечника. К недостаткам существующих вакцин относят и побочные эффекты, среди которых инвагинация кишечника (его непроходимость), и, что самое главное, вероятность рекомбинации вакцинных штаммов и штаммов дикого типа. Последнее может стать причиной появления новых, более патогенных штаммов ротавирусов.

Перед учеными кафедры вирусологии биологического факультета МГУ стояла задача разработать новую вакцину. Так, был получен вакцинный кандидат против ротавируса А. В результате вакцинации у пациента должны сформироваться антитела, способные к узнаванию антигена, например, одной из структур частицы ротавируса. В таком случае организм «запомнит» этот патоген и в будущем при заражении сможет побороть заболевание.

В ходе разработки кандидата с высокой иммуногенностью решили создать новый универсальный антиген. Он состоял из двух структурных частей. Первая – консервативный нейтрализующий эпитоп ep8. Связывание нейтрализующего эпитопа в составе вирусной частицы с антителами приводит к блокировке способности вируса заражать новые клетки. Вторая – часть белка VP8*. Ротавирусы на своей поверхности содержат белки шипа – VP4. После попадания вируса в кишечник эти белки модифицируются пищеварительным ферментом – трипсином, после чего распадаются на субъединицы VP8* и VP5*. Укороченную последовательность VP8* ученые и использовали как второй элемент в составе антигена для вакцинного кандидата. Полученную генетическую конструкцию назвали URRA – универсальный рекомбинантный ротавирусный антиген (Universal Recombinant Rotavirus Antigen).

При разработке вакцин вместе с основным компонентом обычно используют специальные соединения – адъюванты, в результате чего ответная иммунная реакция организма будет больше по интенсивности и продолжительности. То есть, у пациента эффективнее сформируется устойчивость к патогену и в будущем он проще перенесет инфекцию. В данной работе, чтобы повысить иммуногенность вакцины, в качестве адъюванта применили сферические частицы, полученные из вируса табачной мозаики.

Ученые проверили работу полученной вакцины. Так, серологические исследования показали, что иммунизация URRA приводит к наработке антител. После in vivo на мышах была проанализирована иммуногенность отдельного URRA и URRA вместе со сферическими частицами. Результаты показали, что использование отдельно взятого URRA способно привести к формированию устойчивости после второй иммунизации, однако именно применение URRA вместе с адъювантом значительно повышает эффективность иммунизации, вызывает более сильный иммунный ответ. Ученые также изучили, может ли использование сферических частиц вируса табачной мозаики само по себе приводить к выраженному иммунному ответу на данную платформу-носитель. Такой эксперимент показал, что количество выработанных антител на сферические частицы в 14 раз меньше, чем на целевой антиген URRA. Следовательно, сам по себе адъювант не приводит к развитию сильного ответа организма. Таким образом, полученная конструкция действительно эффективна в качестве вакцины от ротавируса А.

Мы полагаем, что именно сочетание двух подходов: включение в состав универсального антигена консервативного нейтрализующего эпитопа и консенсуса протяженного участка белка шипа ротавируса, а также использование адъюванта на основе вирусов растений позволит наконец создать эффективную рекомбинантную вакцину против ротавируса широкого спектра действия.

• Дмитрий Грановский, автор работы, младший научный сотрудник кафедры вирусологии биологического факультета МГУ

Изображение на обложке: структура белка шипа ротавирусов и краткая схема структуры URRA. (а) Схема последовательности белка шипа VP4 и его субъединиц VP8*, VP5*. В состав URRA вошел укороченный фрагмент VP8*. (б) Трехмерная структура VP4; структура получена на основе информации из публичных баз данных. (в) Структура URRA. (г) Аминокислотная последовательность URRA. Везде зеленым отмечен укороченный фрагмент VP8*, красным – консервативный нейтрализующий эпитоп ep8. // Источник: Дмитрий Грановский, биологический факультет МГУ