biopreparatБИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечениеBiological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment2221-996X2619-1156Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products10.30895/2221-996X-2022-22-2-170-186biopreparat-391Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESРазработка и лабораторное получение вирусоподобных иммуностимулирующих комплексов на основе сапонинов, оценка их адъювантных свойств при иммунизации мышей гриппозными антигенамиDevelopment and laboratory production of virus-like immune-stimulating complexes based on saponins and evaluation of their adjuvant potential using mice immunisation with influenza antigenshttps://orcid.org/0000-0001-6720-1040ЕвсеенкоВ. А.EvseenkoV. A.

Евсеенко Василий Александрович, канд. биол. наук

АБК, корп. 12а, р.п. Кольцово, Новосибирская область, 630559

Vasily A. Evseenko, Cand. Sci. (Biol.)

ABK, 12A, Koltsovo, Novosibirsk Region 630559

evseenko_va@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6952-6412ГудымоА. С.GudymoA. S.

Гудымо Андрей Сергеевич

АБК, корп. 12а, р.п. Кольцово, Новосибирская область, 630559

Andrey S. Gudymo

ABK, 12A, Koltsovo, Novosibirsk Region 630559

gudymo_as@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2655-4629ДанильченкоН. В.DanilchenkoN. V.

Данильченко Наталья Викторовна

АБК, корп. 12а, р.п. Кольцово, Новосибирская область, 630559

Natalia V. Danilchenko

ABK, 12A, Koltsovo, Novosibirsk Region 630559

danilchenko_nv@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4573-5783СвятченкоС. В.SvyatchenkoS. V.

Святченко Светлана Викторовна

АБК, корп. 12а, р.п. Кольцово, Новосибирская область, 630559

Svetlana V. Svyatchenko

ABK, 12A, Koltsovo, Novosibirsk Region 630559

svyatchenko_sv@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6746-8092ТарановО. С.TaranovO. S.

Таранов Олег Святославович, канд. биол. наук

АБК, корп. 12а, р.п. Кольцово, Новосибирская область, 630559

Oleg S. Taranov, Cand. Sci. (Biol.)

ABK, 12A, Koltsovo, Novosibirsk Region 630559 

taranov@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7009-0748РыжиковА. Б.RyzhikovA. B.

Рыжиков Александр Борисович, канд. биол. наук

АБК, корп. 12а, р.п. Кольцово, Новосибирская область, 630559

Aleksandr B. Ryzhikov, Cand. Sci. (Biol.)

ABK, 12A, Koltsovo, Novosibirsk Region 630559

ryzhik@vector.nsc.ruФедеральное бюджетное учреждение науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Центр геномных исследований мирового уровня по обеспечению биологической безопасности и технологической независимостиРоссияState Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”, World-class genomic research center for biological safety and technological independenceRussian Federation202203062022222170186Copyright © Евсеенко В.А., Гудымо А.С., Данильченко Н.В., Святченко С.В., Таранов О.С., Рыжиков А.Б., 20222022Евсеенко В.А., Гудымо А.С., Данильченко Н.В., Святченко С.В., Таранов О.С., Рыжиков А.Б.Evseenko V.A., Gudymo A.S., Danilchenko N.V., Svyatchenko S.V., Taranov O.S., Ryzhikov A.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.biopreparations.ru/jour/article/view/391

Пандемия COVID-19 обострила потребность общества в эффективных вакцинных препаратах. В этих условиях существенную финансовую поддержку получили разработчики ряда инновационных вакцин, в том числе вакцин, в состав которых входят адъюванты на основе сапонинов. В 2021 г. ВОЗ была одобрена первая противомалярийная вакцина Mosquirix, содержащая сапонины. На стадии одобрения находится вакцина Novavax против COVID-19. Перспективным подходом к созданию вакцин является использование вирусоподобных иммуностимулирующих комплексов (ИСКОМ) на основе сапонинов и создание на их основе комплексов с антигеном (ИСКОМ-антиген). Цель работы: получение и изучение вирусоподобных иммуностимулирующих комплексов на основе сапонинов Квиллайи мыльной (Quillaja saponaria), а также аналогов на основе сапонинов Синюхи голубой (Polemonium caeruleum), полученных из отечественного сырья. Материалы и методы: с применением метода жидкостной хроматографии получали препараты ИСКОМ адъювантов — Матрикс-BQ и Матрикс-BP. Проведено электронно-микроскопическое исследование препаратов. Иммунизацию мышей Balb/c препаратами ИСКОМ-антиген проводили интраперитонеально и внутримышечно. Иммунизированных животных заражали адаптированным летальным для мышей штаммом вируса гриппа A/California/4/2009 (H1N1) pdm09. Образцы сыворотки крови иммунизированных животных исследовали в реакции торможения гемагглютинации (РТГА). Результаты: получены ИСКОМ, содержащие сапонины Синюхи голубой и Квиллайи мыльной. В образцах сыворотки крови животных, однократно внутримышечно иммунизированных препаратом ИСКОМ-антиген, содержащим по 1 мкг гемагглютинина каждого из штаммов вирусов гриппа A/Brisbane/02/2018 (H1N1) pdm09, A/Kansas/14/2017 (H3N2), B/ Phuket/3073/2013, значения титров антител в РТГА составили более 1:40 к соответствующим антигенам. При двукратном внутримышечном введении препарата ИСКОМ-антиген, содержащего 50 нг каждого антигена, был выявлен протективный ответ. Максимальные значения титров антител в РТГА выявлены при двукратном интраперитонеальном введении препарата ИСКОМ-антиген и составили 1:20480 к гемагглютинину вакцинного штамма A/Kansas/14/2017 (H3N2). Показано, что двукратное внутримышечное введение 5 мкг, 1 мкг, 200 нг, 50 нг препарата ИСКОМ-антиген и 5 мкг, 1 мкг, 200 нг контрольного антигена коммерчески доступной вакцины мышам, впоследствии зараженным летальным штаммом вируса гриппа A/California/4/2009 (H1N1)pdm09, защищает экспериментальных животных от гибели. Выводы: полученные препараты на основе ИСКОМ обладали высокой иммуностимулирующей активностью в исследовании на мышиной модели. Представленные результаты свидетельствуют о перспективности дальнейшего изучения препаратов на основе ИСКОМ при разработке как противовирусных, так и иммунокорректирующих препаратов.

The COVID-19 pandemic has exacerbated the public’s need for effective vaccines. Consequently, significant financial support has been provided to developers of a number of innovative vaccines, including the vaccines with saponin-based adjuvants. In 2021, the World Health Organisation recommended Mosquirix, the first malaria vaccine, which contains a saponin adjuvant. An anti-covid vaccine by Novavax is in the approval phase. A promising approach to vaccine development is presented by the use of virus-like immune-stimulating complexes (ISCOMs) containing saponins and by the creation of combinations of ISCOMs with antigens. The aim of the study was to develop, produce and characterise virus-like immune-stimulating complexes based on saponins of Quillaja saponaria, as well as similar saponins of Russian-sourced Polemonium caeruleum. Materials and methods: The ISCOM adjuvants, Matrix-BQ and Matrix-BP, were produced using liquid chromatography and examined using electron microscopy. Balb/c mice were immunised intraperitoneally and intramuscularly with ISCOM-antigen preparations. Afterwards, the immunised animals were challenged with the influenza virus strain, A/California/4/2009(H1N1)pdm09, adapted and lethal to mice. The serum samples were examined using haemagglutination inhibition (HI) tests. Results: The authors produced the ISCOMs containing saponins of Quillaja saponaria and Polemonium caeruleum. After one intramuscular injection of either of the ISCOM-antigen preparations with 1 µg of each of A/Brisbane/02/2018 (H1N1) pdm09, A/Kansas/14/2017 (H3N2), and B/Phuket/3073/2013 haemagglutinin antigens (HAs), HI tests detected serum antibody titres to the corresponding antigens of ≥1:40. Two intramuscular injections of the ISCOM-antigen preparation containing 50 ng of each of the HAs and Matrix-BQ resulted in a protective response. In some animals, two intraperitoneal injections of ISCOM-antigen preparations resulted in the maximum antibody titre to the A/Kansas/14/2017 (H3N2) vaccine strain of 1:20,480. Two intramuscular injections of a test preparation containing 5 µg, 1 µg, 200 ng, or 50 ng of each of the HAs and Matrix-BQ or a control preparation containing 5 µg, 1 µg, or 200 ng of each of the HAs (commercially available vaccines) to the mice that were afterwards infected with the lethal influenza strain protected the experimental animals from death. Conclusions: The ISCOM-based preparations had high immunostimulatory activity in the mouse-model study. The presented results indicate the potential of further studies of ISCOM-based preparations in terms of both vaccine and immunotherapeutic development.

вирусоподобные иммуностимулирующие комплексыИСКОМадъювантсапонинвакцинаиммунизациягриппреспираторная инфекцияvirus-like immune-stimulating complexesISCOMadjuvantsaponinvaccineimmunisationinfluenzarespiratory infectionРабота выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Cоглашение № 075-15-2019-1665).This work was supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Agreement No. 075-15-2019-1665).ReferencesMorein B, Sundquist B, Höglund S, Dalsgaard K, Osterhaus A. Iscom, a novel structure for antigenic presentation of membrane proteins from enveloped viruses. Nature. 1984;308(5958):457–60. https://doi.org/10.1038/308457a0Morein B, Sundquist B, Höglund S, Dalsgaard K, Osterhaus A. Iscom, a novel structure for antigenic presentation of membrane proteins from enveloped viruses. Nature. 1984;308(5958):457–60. https://doi.org/10.1038/308457a0Villacres MC, Behboudi S, Nikkila T, Lovgren-Bengtsson K, Morein B. Internalization of Iscom-borne antigens and presentation under MHC class I or class II restriction. Cellular Immunology. 1998;185(1):30–8. https://doi.org/10.1006/cimm.1998.1278Villacres MC, Behboudi S, Nikkila T, Lovgren-Bengtsson K, Morein B. Internalization of Iscom-borne antigens and presentation under MHC class I or class II restriction. Cellular Immunology. 1998;185(1):30–8. https://doi.org/10.1006/cimm.1998.1278Cibulski SP, Mourglia-Ettlin G, Teixeira TF, Quirici L, Roehe PM, Ferreira F, Silveira F. Novel ISCOMs from Quillaja brasiliensis saponins induce mucosal and systemic antibody production, T-cell responses and improved antigen uptake. Vaccine. 2016;34(9):1162–71. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2016.01.029Cibulski SP, Mourglia-Ettlin G, Teixeira TF, Quirici L, Roehe PM, Ferreira F, Silveira F. Novel ISCOMs from Quillaja brasiliensis saponins induce mucosal and systemic antibody production, T-cell responses and improved antigen uptake. Vaccine. 2016;34(9):1162–71. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2016.01.029den Brok MH, Büll C, Wassink M, de Graaf AM, Wagenaars JA, Minderman M, et al. Saponin-based adjuvants induce cross-presentation in dendritic cells by intracellular lipid body formation. Nat Commun. 2016;7:13324. https://doi.org/10.1038/ncomms13324den Brok MH, Büll C, Wassink M, de Graaf AM, Wagenaars JA, Minderman M, et al. Saponin-based adjuvants induce cross-presentation in dendritic cells by intracellular lipid body formation. Nat Commun. 2016;7:13324. https://doi.org/10.1038/ncomms13324Marty-Roix R, Vladimer GI, Pouliot K, Weng D, Buglione-Corbett R, West K, et al. Identification of QS-21 as an inflammasome-activating molecular component of saponin adjuvants. J Biol Chem. 2016;291(3):1123–36. https://doi.org/10.1074/jbc.M115.683011Marty-Roix R, Vladimer GI, Pouliot K, Weng D, Buglione-Corbett R, West K, et al. Identification of QS-21 as an inflammasome-activating molecular component of saponin adjuvants. J Biol Chem. 2016;291(3):1123–36. https://doi.org/10.1074/jbc.M115.683011Barr IG, Mitchell GF. ISCOMs (immunostimulating complexes): the first decade. Immunol Cell Biol. 1996;74(1):8–25. https://doi.org/10.1038/icb.1996.2Barr IG, Mitchell GF. ISCOMs (immunostimulating complexes): the first decade. Immunol Cell Biol. 1996;74(1):8–25. https://doi.org/10.1038/icb.1996.2Черникова МИ, Васильев ЮМ. Вакцины против гриппа с иммуноадъювантами: данные прямых сравнительных исследований. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2015;(5):88–102.Chernikova MI, Vasiliev YuM. Adjuvanted influenza vaccines: data from direct comparative studies. Zhurnal mikrobiologii, èpidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2015;(5):88–102 (In Russ.)Shinde V, Cho I, Plested JS, Agrawal S, Fiske J, Cai R, et al. Comparison of the safety and immunogenicity of a novel Matrix-M-adjuvanted nanoparticle influenza vaccine with a quadrivalent seasonal influenza vaccine in older adults: a phase 3 randomised controlled trial. Lancet Infect Dis. 2022;22(1):73–84. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(21)00192-4Shinde V, Cho I, Plested JS, Agrawal S, Fiske J, Cai R, et al. Comparison of the safety and immunogenicity of a novel Matrix-M-adjuvanted nanoparticle influenza vaccine with a quadrivalent seasonal influenza vaccine in older adults: a phase 3 randomised controlled trial. Lancet Infect Dis. 2022;22(1):73–84. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(21)00192-4Keech C, Albert G, Cho I, Robertson A, Reed P, Neal S, et al. Phase 1-2 trial of a SARS-CoV-2 recombinant spike protein nanoparticle vaccine. N Engl J Med. 2020;383:2320–32. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2026920Keech C, Albert G, Cho I, Robertson A, Reed P, Neal S, et al. Phase 1-2 trial of a SARS-CoV-2 recombinant spike protein nanoparticle vaccine. N Engl J Med. 2020;383:2320–32. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2026920Лиознов ДА, Харит СМ, Ерофеева МК, Зубкова ТГ, Горчакова ОВ, Николаенко СЛ. Оценка реактогенности и иммуногенности вакцины гриппозной четырехвалентной инактивированной субъединичной. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2018;17(3):57–62. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2018-17-3-57-62Lioznov DA, Kharit SM, Erofeeva MK, Zubkova TG, Gorchakova OV, Nikolaenko SL. Assessment of reactogenicity and immunogenicity of the quadrivalent live attenuated influenza vaccine. Epidemiologiya i vaccinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2018;17(3):57–62 (In Russ.) https://doi.org/10.31631/2073-3046-2018-17-3-57-62Никифорова АН, Миронов АН, Бушменков ДС, Меркулов ВА, Степанов НН. Безопасность и иммуногенность инактивированной гриппозной вакцины с адъювантом совидон производства ФГУП «НПО «Микроген» Минздравсоцразвития России. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2011;(2):30–4.Nikiforova AN, Mironov AN, Bushmenkov DS, Merkulov VA, Stepanov NN. Safety and immunogenicity of inactivated influenza vaccine associated with sovidon, developing by «Microgen». Epidemiologiya i vaccinoprofilaktika = Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2011;(2):30–4 (In Russ.)Ko EJ, Kang SM. Immunology and efficacy of MF59-adjuvanted vaccines. Hum Vaccin Immunother. 2018;14(12):3041–5. https://doi.org/10.1080/21645515.2018.1495301Ko EJ, Kang SM. Immunology and efficacy of MF59-adjuvanted vaccines. Hum Vaccin Immunother. 2018;14(12):3041–5. https://doi.org/10.1080/21645515.2018.1495301Evseenko VA, Gudymo AS, Danilchenko NV, Onkhonova GS, Vu LT, Ryzhikov AB. Saponins extracted from Polemonium caeruleum have adjuvant activity in guinea pig intranasal immunization with trivalent influenza antigens. Frontiers Drug Chemistry Clinical Res. 2020;3:1–5. https://doi.org/10.15761/FDCCR.1000142Evseenko VA, Gudymo AS, Danilchenko NV, Onkhonova GS, Vu LT, Ryzhikov AB. Saponins extracted from Polemonium caeruleum have adjuvant activity in guinea pig intranasal immunization with trivalent influenza antigens. Frontiers Drug Chemistry Clinical Res. 2020;3:1–5. https://doi.org/10.15761/FDCCR.1000142El Barky AR, Hussein SA, Alm-Eldeen AA, Hafez YA, Mohamed TM. Anti-diabetic activity of Holothuria thomasi saponins. Biomed Pharmacother. 2016;84:1472–87. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2016.10.002El Barky AR, Hussein SA, Alm-Eldeen AA, Hafez YA, Mohamed TM. Anti-diabetic activity of Holothuria thomasi saponins. Biomed Pharmacother. 2016;84:1472–87. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2016.10.002Ашмарин ИП, Воробьев АА. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Л.: Медгиз; 1962.Ashmarin IP, Vorob'ev AA. Statistical methods in microbiological research. Leningrad: Medgiz; 1962 (In Russ.)Evseenko VA, Kolosova NP, Gudymo AS, Maltsev SV, Bulanovich JA, Goncharova NI, et al. Intranasal immunization of guinea pig with trivalent influenza antigen adjuvanted by Cyclamen europaeum tubers extract. Arch Virol. 2019;164(1):243–7. https://doi.org/10.1007/s00705-018-4023-3Evseenko VA, Kolosova NP, Gudymo AS, Maltsev SV, Bulanovich JA, Goncharova NI, et al. Intranasal immunization of guinea pig with trivalent influenza antigen adjuvanted by Cyclamen europaeum tubers extract. Arch Virol. 2019;164(1):243–7. https://doi.org/10.1007/s00705-018-4023-3Song X, Hu S. Adjuvant activities of saponins from traditional Chinese medicinal herbs. Vaccine. 2009;27(36):4883–90. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2009.06.033Song X, Hu S. Adjuvant activities of saponins from traditional Chinese medicinal herbs. Vaccine. 2009;27(36):4883–90. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2009.06.033Nguyen QT, Choi YK. Targeting antigens for universal influenza vaccine development. Viruses. 2021;13(6):973. https://doi.org/10.3390/v13060973Nguyen QT, Choi YK. Targeting antigens for universal influenza vaccine development. Viruses. 2021;13(6):973. https://doi.org/10.3390/v13060973Cox F, Saeland E, Baart M, Koldijk M, Tolboom J, Dekking L, et al. Matrix-M™ adjuvation broadens protection induced by seasonal trivalent virosomal influenza vaccine. Virol J. 2015;12:210. https://doi.org/10.1186/s12985-015-0435-9Cox F, Saeland E, Baart M, Koldijk M, Tolboom J, Dekking L, et al. Matrix-M™ adjuvation broadens protection induced by seasonal trivalent virosomal influenza vaccine. Virol J. 2015;12:210. https://doi.org/10.1186/s12985-015-0435-9Rimmelzwaan GF, Baars M, van Beek R, de Lijster P, de Jong JC, Claas EC, Osterhaus AD. Influenza virus subtype cross-reactivities of haemagglutination inhibiting and virus neutralising serum antibodies induced by infection or vaccination with an ISCOM-based vaccine. Vaccine. 1999;17(20–21):2512–6. https://doi.org/10.1016/s0264-410x(99)00063-8Rimmelzwaan GF, Baars M, van Beek R, de Lijster P, de Jong JC, Claas EC, Osterhaus AD. Influenza virus subtype cross-reactivities of haemagglutination inhibiting and virus neutralising serum antibodies induced by infection or vaccination with an ISCOM-based vaccine. Vaccine. 1999;17(20–21):2512–6. https://doi.org/10.1016/s0264-410x(99)00063-8

The authors declare that there are no conflicts of interest present.