Разработка мукозального адъюванта на основе мутантного иммуноглобулин-связывающего домена белка А Staphylococcus aureus

Обоснование. Разработка эффективных и безопасных адъювантов для мукозальных вакцин остается одной из ключевых задач современной иммунологии, поскольку традиционные адъюванты (например, соли алюминия) не обеспечивают достаточной стимуляции местного иммунитета, включая продукцию секреторного IgA. В связи с этим, получение новых доступных и эффективных адъювантов является актуальной задачей.

Цель. Разработка рекомбинантного белка A4Z на основе Z-домена белка А Staphylococcus aureus и исследование возможности его использования в качестве мукозального адъюванта на модели субъединичной вакцины.

Материалы и методы. Методами генной инженерии был сконструирован синтетический ген, кодирующий белок A4Z, состоящий из четырех повторов мутантного Z-домена белка А (с аминокислотными заменами N3A, N6D, N23T для снижения токсичности) и C-концевой гексагистидиновой последовательности. Для наработки белка использовали E. Coli штамм BL21(DE3). Очистку проводили с помощью двухстадийной хроматографии: аффинной и ионообменной. Острую токсичность оценивали на мышах CD-1 при внутрибрюшинном введении доз до 2 г/кг. Адъювантные свойства изучали на мышах Balb/c при интраназальной иммунизации конъюгатом белка A4Z с RBD-доменом спайкового белка SARS-CoV-2. Иммуногенность оценивали по титрам специфических IgG-антител в ИФА.

Результаты. Показано, что белок A4Z является практически нетоксичным (4 класс опасности), не вызывая гибели животных или значительных токсических эффектов даже в дозе 2 г/кг. Интраназальное введение конъюгата A4Z с RBD индуцировало высокий уровень специфических IgG-антител, титры которых статистически не отличались от таковых при внутримышечной иммунизации и достоверно (p < 0,05) превосходили титры в группах контроля (RBD без адъюванта или в комплексе с хитозаном).

Заключение. Полученные данные свидетельствуют о перспективности использования белка A4Z в качестве мукозального адъюванта, способного усиливать гуморальный иммунитет. Дальнейшие исследования будут направлены на изучение его влияния на местный IgA-ответ и клеточный иммунитет.

1. Wiedinger K, Pinho D, Bitsaktsis C. Utilization of cholera toxin B as a mucosal adjuvant elicits antibody-mediated protection against S. pneumoniae infection in mice. Ther. Adv. Vaccines. 2017; 5(1): 15-24. doi: 10.1177/2051013617691041

2. Aradottir Pind AA, Molina Estupiñan JL, Magnusdottir GJ, Del Giudice G, Jonsdottir I, Bjarnarson SP. LT-K63 Enhances B Cell Activation and Survival Factors in Neonatal Mice That Translates into Long-Lived Humoral Immunity. Front. Immunol. 2020; 11: 527310. doi: 10.3389/fimmu.2020.527310

3. Ong GH, Lian BSX, Kawasaki T, Kawai T. Exploration of Pattern Recognition Receptor Agonists as Candidate Adjuvants. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2021; 11: 745016. doi: 10.3389/fcimb.2021.745016

4. Benito-Villalvilla C, Soria I, Subiza JL, Palomares O. Novel vaccines targeting dendritic cells by coupling allergoids to mannan. Allergo J. Int. 2018; 27(8): 256-262. doi: 10.1007/s40629-018-0069-8

5. Mehrabi M, Montazeri H, Mohamadpour Dounighi N, Rashti A, Vakili-Ghartavol R. Chitosan-based Nanoparticles in Mucosal Vaccine Delivery. Arch. Razi Inst. 2018; 73(3): 165-176. doi: 10.22092/ari.2017.109235.1101

6. Díaz-Dinamarca DA, Salazar ML, Castillo BN, Manubens A, Vasquez AE, Salazar F, et al. Protein-Based Adjuvants for Vaccines as Immunomodulators of the Innate and Adaptive Immune Response: Current Knowledge, Challenges, and Future Opportunities. Pharmaceutics. 2022; 14(8): 1671. doi: 10.3390/pharmaceutics14081671

7. Sarkar I, Garg R, van Drunen Littel-van den Hurk S. Selection of adjuvants for vaccines targeting specific pathogens. Expert Rev. Vaccines. 2019; 18(5): 505-521. doi: 10.1080/14760584.2019.1604231

8. Omidian H, Gill EJ, Dey Chowdhury S, Cubeddu LX. Chitosan Nanoparticles for Intranasal Drug Delivery. Pharmaceutics. 2024; 16(6): 746. doi: 10.3390/pharmaceutics16060746

9. Lebens M, Terrinoni M, Karlsson SL, Larena M, Gustafsson-Hedberg T, Källgård S, et al. Construction and preclinical evaluation of mmCT, a novel mutant cholera toxin adjuvant that can be efficiently produced in genetically manipulated Vibrio cholerae. Vaccine. 2016; 34(18): 2121-2128. doi: 10.1016/j.vaccine.2016.03.002

10. Liang X, Zhou J, Wang M, Wang J, Song H, Xu Y, et al. Progress and prospect of polysaccharides as adjuvants in vaccine development. Virulence. 2024; 15(1): 2435373. doi: 10.1080/21505594.2024.2435373

11. Lavelle EC, Ward RW. Mucosal vaccines — fortifying the frontiers. Nat. Rev. Immunol. 2022; 22(4): 236-250. doi: 10.1038/s41577-021-00583-2

12. Shams N, Jaydari A, Najafi H, Hataminejad M, Khanizadeh S, Pouladi I. An Overview of the types of adjuvants used in the vaccination industry and their mechanisms of action. Viral Immunol. 2024; 37(7): 324-336. doi: 10.1089/vim.2024.0032

13. Kumar S, Sunagar R, Gosselin E. Bacterial Protein Toll-Like-Receptor Agonists: A Novel Perspective on Vaccine Adjuvants. Front. Immunol. 2019; 10: 1144. doi: 10.3389/fimmu.2019.01144

14. Hu H, Liu S, Hon K, Psaltis AJ, Wormald PJ, Vreugde S. Staphylococcal protein A modulates inflammation by inducing interferon signaling in human nasal epithelial cells. Inflamm. Res. 2023; 72(2): 251-262. doi: 10.1007/s00011-022-01656

15. Focosi D, Maggi F, Casadevall A. Mucosal vaccines, sterilizing immunity, and the future of SARS-CoV-2 virulence. Viruses. 2022; 14(2): 187. doi: 10.3390/v14020187

16. Kiesewetter A, Gupta A, Heinen-Kreuzig A, Greenhalgh T, Stein A. Improved endotoxin removal using ecofriendly detergents for intensified plasmid capture. Biotechnol. Prog. 2023; 39(6): e3375. doi: 10.1002/btpr.3375

17. Silva F, Sitia L, Allevi R, Bonizzi A, Sevieri M, Morasso C, et al. Combined Method to remove endotoxins from protein nanocages for drug delivery applications: The case of human ferritin. Pharmaceutics. 2021; 13(2): 229. doi: 10.3390/pharmaceutics13020229

18. Миронов А.Н., Бунатян Н.Д., Васильев А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть 1. М.: Гриф и К; 2012.

19. Дьякон А.В., Хрыкина И.С., Хегай А.А., Дьяченко И.А., Мурашев А.Н., Ивашев М.Н. Метод забора крови у животных. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013; 11(2): 84-85.

20. Измеров Н.Ф., Саноцкий И.В., Сидоров К.К. Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном воздействии: (Справочник). М.: Медицина; 1977.

21. Березовская И.В. Классификация химических веществ по параметрам острой токсичности при парантеральных способах введения. Химико-фармацевтический журнал. 2003; 37(3): 139-141. doi: 10.1023/A:1024586630954