biopreparatБИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечениеBiological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment2221-996X2619-1156Scientific Centre for Expert Evaluation of Medicinal Products10.30895/2221-996X-2024-24-4-403-414biopreparat-585Research ArticleТЕМА НОМЕРА: ИННОВАЦИОННЫЕ ИММУНОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫISSUE TOPIC: INNOVATIVE IMMUNOBIOLOGICALSАнализ иммуногенной активности композиции инактивированных штаммов ротавируса вида A при иммунизации мышейImmunogenicity analysis of a composition of inactivated human rotavirus A strains in mice following immunisationhttps://orcid.org/0000-0001-6571-7895КоврижкоМ. В.KovrizhkoM. V.

Коврижко Марина Владимировна

Газетный пер., д. 119, г. Ростов-на-Дону, 344000

Marina V. Kovrizhko

119 Gazetny Ln., Rostov-on-Don 344000

npo-kovrizhko@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8090-2845КолпаковаЕ. П.KolpakovaE. P.

Колпакова Елена Павловна

Газетный пер., д. 119, г. Ростов-на-Дону, 344000

Elena P. Kolpakova

119 Gazetny Ln., Rostov-on-Don 344000

https://orcid.org/0009-0007-7604-4631КолпаковД. С.KolpakovD. S.

Колпаков Дмитрий Сергеевич

Газетный пер., д. 119, г. Ростов-на-Дону, 344000

Dmitry S. Kolpakov

119 Gazetny Ln., Rostov-on-Don 344000

https://orcid.org/0000-0002-3912-0291ТвердохлебоваТ. И.TverdokhlebovaT. I.

Твердохлебова Татьяна Ивановна, д-р мед. наук, доц.

Газетный пер., д. 119, г. Ростов-на-Дону, 344000

Tatiana I. Tverdokhlebova, Dr. Sci. (Med.), Assoc. Prof.

119 Gazetny Ln., Rostov-on-Don 344000

https://orcid.org/0009-0004-2017-2974КурбатовЕ. С.KurbatovE. S.

Курбатов Егор Сергеевич

Газетный пер., д. 119, г. Ростов-на-Дону, 344000

Egor S. Kurbatov

119 Gazetny Ln., Rostov-on-Don 344000

Федеральное бюджетное учреждение науки «Ростовский научно-исследовательский институт микробиологии и паразитологии» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человекаРоссияRostov Research Institute of Microbiology and ParasitologyRussian Federation202422122024244403414Copyright © Коврижко М.В., Колпакова Е.П., Колпаков Д.С., Твердохлебова Т.И., Курбатов Е.С., 20242024Коврижко М.В., Колпакова Е.П., Колпаков Д.С., Твердохлебова Т.И., Курбатов Е.С.Kovrizhko M.V., Kolpakova E.P., Kolpakov D.S., Tverdokhlebova T.I., Kurbatov E.S.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/585ВВЕДЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. Для профилактики ротавирусной инфекции применяются живые аттенуированные вакцины. Однако, учитывая мировую и российскую практику вакцинации, а также особенности физиологии детского организма, актуальным представляется создание инактивированных ротавирусных вакцин. Необходимым условием при разработке таких вакцин является наличие стабильно реплицирующихся штаммов вируса и подбор оптимального режима инактивации для проявления необходимого уровня антигенной активности и иммуногенности.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Оценка и сравнительная характеристика специфического противоротавирусного иммунного ответа на введение неинактивированных (нативных) штаммов и композиции инактивированных штаммов ротавируса вида А на модели мышей.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В работе использовали штаммы ротавируса человека вида А (RRV-4, RRV-5, RRV-6, RRV-7), стандартизированный штамм SA-11 № 2364 ГКВ, клеточные культуры линий Vero и СПЭВ. Инфекционную активность штаммов, выращенных на перевиваемых клетках линии Vero, определяли методом титрования вируса. Учет зараженных клеточных культур вели до наступления цитопатического действия и рассчитывали показатель ТЦД50 (50% тканевая цитопатическая доза) по методу Кербера в модификации Ашмарина и выражали его в lg ТЦД50/мл. Для инактивации штаммов вируса использовали формальдегид. Для оценки иммуногенной активности проводили иммунизацию нелинейных белых мышей с использованием нативных штаммов и композиции инактивированных штаммов (RRV-4, RRV-5, RRV-6, RRV-7). После иммунизации у животных отбирали кровь и в образцах сыворотки определяли титр антител к ротавирусу вида А с помощью метода гетерогенного непрямого иммуноферментного анализа.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Штаммы ротавируса, адаптированные к росту на клеточной культуре линии Vero, проявляли инфекционную активность с уровнем титров от 8,9 до 7,9 lg ТЦД50/мл.

Показано, что инактивация штаммов наступала при температуре 37 °С и концентрации формальдегида от 0,05 до 0,025% в зависимости от длительности обработки. При оценке антигенной активности выявлено, что титр антигена в композиции инактивированных штаммов (1:16) был ниже, чем в случае нативных штаммов (1:32–1:64). Показано, что нативные штаммы и композиция инактивированных штаммов при иммунизации мышей обладали сравнимой специфической иммуногенной активностью.

ВЫВОДЫ

ВЫВОДЫ. Получены штаммы-кандидаты ротавируса вида A, стабильно реплицирующиеся на перевиваемых клетках линии Vero. Подобраны оптимальные условия инактивации штаммов и разработана композиция инактивированных штаммов, обладающая специфической антигенной активностью и иммуногенностью. Представленные данные позволяют рассматривать полученную композицию инактивированных штаммов ротавируса вида A как основу для дальнейшей разработки инактивированной ротавирусной вакцины.

INTRODUCTION

INTRODUCTION. Currently, rotavirus infection is prevented with live attenuated vaccines. However, international and Russian vaccination practices, as well as the physiological characteristics of paediatric patients, necessitate the development of inactivated rotavirus vaccines. Prerequisites for the development of such vaccines are the availability of virus strains capable of stable replication and the selection of optimal inactivation conditions providing for the required antigenicity and immunogenicity levels.

AIM

AIM. This study aimed to evaluate and compare the characteristics of the rotavirus-specific immune response to native strains and to a composition of inactivated rotavirus A strains in a mouse model.

MATERIALS AND METHODS

MATERIALS AND METHODS. The study used human rotavirus A strains (RRV-4, RRV-5, RRV-6, and RRV-7), a standard rotavirus strain (SA-11 NVC 2364, National Virus Collection of the Russian Federation), and cultures of pig embryo kidney cells treated with Versene solution (SPEV) and Vero cells. Virus titration was used to determine the infectivity of the strains grown in Vero cells maintained in continuous culture. The authors monitored infected cell cultures up to the onset of the cytopathic effect, calculated the 50% tissue culture infectious dose (TCID50) by the Kärber method modified by Ashmarin, and expressed the results as log10 TCID50/mL. Virus strains were inactivated with formaldehyde. To evaluate immuno­genicity, outbred white mice were immunised with native strains and the composition of inactivated strains (RRV-4, RRV-5, RRV-6, and RRV-7). After immunisation, blood was taken from the animals, and the serum titre of rotavirus A antibodies was determined by indirect heterogeneous enzyme immunoassay.

RESULTS

RESULTS. The infectivity of the rotavirus strains adapted to Vero cells ranged from 8.9 to 7.9 log10 TCID50/mL. When selecting inactivation conditions, the authors showed that inactiva­tion occurred at a temperature of 37 °C and a formaldehyde concentration of 0.05–0.025% (depending on the duration of treatment). The antigenicity analysis demonstrated that the antigen titre of the inactivated strain composition (1:16) was lower than that of native strains (1:32–1:64). The authors demonstrated comparability of immunogenicity profiles of the inacti­vated strain composition and native strains in mice.

CONCLUSIONS

CONCLUSIONS. The study generated candidate rotavirus A strains that exhibited stable replica­tion in continuous cultures of Vero cells. The authors selected optimal inactivation conditions for these rotavirus strains and developed an inactivated strain composition showing antigenicity and immunogenicity. The presented data suggest that the composition of inactivated rotavirus A strains can be considered as a basis for further development of an inactivated rotavirus vaccine.

ротавирус вида Aротавирусная инфекциявакцинацияинактивированные ротавирусные вакциныкомпозиция инактивированных штаммовиммуногенная активностьинфекционная активностьантигенная активностьантитела к ротавирусу вида Аrotavirus Arotavirus infectionvaccinationinactivated rotavirus vaccinescomposition of inactivated strainsimmunogenicityinfectivityantigenicityanti-rotavirus A antibodiesРабота выполнена в рамках НИР № 121032300240-8This study was conducted as part of R&D project No. 121032300240-8ReferencesБондарев ВП, Шевцов ВА, Индикова ИН, Евреинова ЕЭ, Горенков ДВ. Эпидемиология ротавирусной инфекции и тактика вакцинопрофилактики. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2019;19(2):81–7. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2019-19-2-81-87Bondarev VP, Shevtsov VA, Indikova IN, Evreinova EE, Gorenkov DV. Rotavirus epidemiology and vaccination tactics. BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2019;19(2):81–7 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/2221-996X-2019-19-2-81-87De Grazia S, Filizzolo C, Bonura F, Pizzo M, Di Bernardo F, Collura A, et al. Identification of a novel intra-genotype reassortant G1P[8] rotavirus in Italy, 2021. Int J Infect Dis. 2024;140:113–8. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2024.01.020De Grazia S, Filizzolo C, Bonura F, Pizzo M, Di Bernardo F, Collura A, et al. Identification of a novel intra-genotype reassortant G1P[8] rotavirus in Italy, 2021. Int J Infect Dis. 2024;140:113–8. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2024.01.020Маянский НА, Куличенко ТВ, Маянский АН. Ротавирусная инфекция: эпидемиология, патология, вакцинопрофилактика. Вестник Российской академии медицинских наук. 2015;70(1):47–54. https://doi.org/10.15690/vramn.v70i1.1231Mayansky NA, Kulichenko TV, Mayansky AN. Rotavirus infection: epidemiology, pathology, vaccination. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2015;70(1):47–54 (In Russ.). https://doi.org/10.15690/vramn.v70i1.1231Crawford SE, Ramani S, Tate JE, Parashar UD, Svensson L, Hagbom M, et al. Rotavirus infection. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17083. https://doi.org/10.1038/nrdp.2017.83Crawford SE, Ramani S, Tate JE, Parashar UD, Svensson L, Hagbom M, et al. Rotavirus infection. Nat Rev Dis Primers. 2017;3:17083. https://doi.org/10.1038/nrdp.2017.83Sadiq A, Bostan N, Khan J, Aziz A. Effect of rotavirus genetic diversity on vaccine impact. Rev Med Virol. 2022;32(1):e2259. https://doi.org/10.1002/rmv.2259Sadiq A, Bostan N, Khan J, Aziz A. Effect of rotavirus genetic diversity on vaccine impact. Rev Med Virol. 2022;32(1):e2259. https://doi.org/10.1002/rmv.2259Jain S, Vashistt J, Changotra H. Rotaviruses: is their surveillance needed? Vaccine. 2014;32(27):3367–78. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2014.04.037Jain S, Vashistt J, Changotra H. Rotaviruses: is their surveillance needed? Vaccine. 2014;32(27):3367–78. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2014.04.037Коровкин АС, Игнатьев ГМ. Результаты и перспективы вакцинопрофилактики ротавирусной инфекции в Российской Федерации. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2023;23(4):499–512. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-4-499-512Korovkin AS, Ignatyev GM. Results and prospects of rotavirus immunisation in the Russian Federation. Biological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2023;23(4):499–512 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-4-499-512Burke RM, Tate JE, Dahl RM, Aliabadi N, Parashar UD. Rotavirus vaccination is associated with reduced seizure hospitalization risk among commercially insured US children. Clin Infect Dis. 2018;67(10):1614–6. https://doi.org/10.1093/cid/ciy424Burke RM, Tate JE, Dahl RM, Aliabadi N, Parashar UD. Rotavirus vaccination is associated with reduced seizure hospitalization risk among commercially insured US children. Clin Infect Dis. 2018;67(10):1614–6. https://doi.org/10.1093/cid/ciy424Bibera GL, Chen J, Pereira P, Benninghoff B. Dynamics of G2P[4] strain evolution and rotavirus vaccination: a review of evidence for Rotarix. Vaccine. 2020;38(35):5591–600. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2020.06.059Bibera GL, Chen J, Pereira P, Benninghoff B. Dynamics of G2P[4] strain evolution and rotavirus vaccination: a review of evidence for Rotarix. Vaccine. 2020;38(35):5591–600. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2020.06.059Кондакова ОА, Никитин НА, Трифонова ЕА, Атабеков ИГ, Карпова ОВ. Вакцины против ротавируса: новые стратегии и разработки. Вестник Московского университета. Серия 16. Биология. 2017;72(4):199–208. EDN: ZISVQL https://doi.org/10.3103/S0096392517040071Kondakova OA, Nikitin NA, Trifonova EA, Atabekov IG, Karpova OV. Rotavirus vaccines: new strategies and approaches. Moscow University Biological Sciences Bulletin. 2017;72(4): 169–78. https://doi.org/10.3103/S0096392517040071Wang Y, Li J, Liu P, Zhu F. The performance of licensed rotavirus vaccines and the development of a new generation of rotavirus vaccines: a review. Hum Vaccin Immunother. 2021;17(3):880–96. https://doi.org/10.1080/21645515.2020.1801071Wang Y, Li J, Liu P, Zhu F. The performance of licensed rotavirus vaccines and the development of a new generation of rotavirus vaccines: a review. Hum Vaccin Immunother. 2021;17(3):880–96. https://doi.org/10.1080/21645515.2020.1801071Burke RM, Tate JE, Kirkwood CD, Steele AD, Parashar UD. Current and new rotavirus vaccines. Curr Opin Infect Dis. 2019;32(5):435–44. https://doi.org/10.1097/qco.0000000000000572Burke RM, Tate JE, Kirkwood CD, Steele AD, Parashar UD. Current and new rotavirus vaccines. Curr Opin Infect Dis. 2019;32(5):435–44. https://doi.org/10.1097/qco.0000000000000572Zhou Y, Wu J, Hu X, Chen R, Lin X, Yin N, et al. Immunogenicity of inactivated rotavirus in rhesus monkey, and assessment of immunologic mechanisms. Hum Vaccin Immunother. 2023;19(1):2189598. https://doi.org/10.1080/21645515.2023.2189598Zhou Y, Wu J, Hu X, Chen R, Lin X, Yin N, et al. Immunogenicity of inactivated rotavirus in rhesus monkey, and assessment of immunologic mechanisms. Hum Vaccin Immunother. 2023;19(1):2189598. https://doi.org/10.1080/21645515.2023.2189598Костина ЛВ, Филатов ИЕ, Елисеева ОВ, Латышев ОЕ, Чернорыж ЯЮ, Юрлов КИ и др. Исследование безопасности и иммуногенности вакцины на основе VLP для профилактики ротавирусной инфекции на модели новорожденных карликовых свиней. Вопросы вирусологии. 2023;68(5):415–27. https://doi.org/10.36233/0507-4088-194Kostina LV, Filatov IE, Eliseeva OV, Latyshev OE, Chernoryzh YaYu, Yurlov KI, et al. Study of the safety and immunogenicity of VLP-based vaccine for the prevention of rotavirus infection in neonatal minipig model. Problems of Virology. 2023;68(5):415–27 (In Russ.). https://doi.org/10.36233/0507-4088-194Fellows T, Page N, Fix A, Flores J, Cryz S, McNeal M, et al. Association between immunogenicity of a monovalent parenteral P2-VP8 subunit rotavirus vaccine and fecal shedding of rotavirus following Rotarix challenge during a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Viruses. 2023;15(9):1809. https://doi.org/10.3390/v15091809Fellows T, Page N, Fix A, Flores J, Cryz S, McNeal M, et al. Association between immunogenicity of a monovalent parenteral P2-VP8 subunit rotavirus vaccine and fecal shedding of rotavirus following Rotarix challenge during a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Viruses. 2023;15(9):1809. https://doi.org/10.3390/v15091809Сейдахметова БА, Жаппарова ГА, Мараховская ЛГ, Теребай АА, Наханов АК. Масштабирование культуры клеток Vero для производства биопрепаратов. Биобезопасность и биотехнология. 2022;(9):44–52. https://doi.org/10.58318/2957-5702-2022-9-44-52Seidakhmetova BA, Zhapparova GA, Marakhovskaya LG, Terebay AA, Nakhanov AK. Scaling of Vero cell culture for the production of biological products. Biosafety and Biotechnology. 2022;(9):44–52 (In Russ.). https://doi.org/10.58318/2957-5702-2022-9-44-52Каа КВ, Игнатьев ГМ, Синюгина АА, Ишмухаметов АА. Чувствительность клеточных линий к вирусу Чикунгунья и подбор метода наработки вирусного материала в промышленных объемах. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2023;23(1):111–120. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-1-111-120Kaa KV, Ignatyev GM, Sinyugina AA, Ishmukhametov AA. Suscepti­bility of various cell lines to the Chikungunya virus and method selection for commercial-scale production of viral material. Biological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2023;23(1):111–120 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-1-111-120Грачев ВП, Хапчаев ЮХ. Применение перевиваемых линий клеток человека и животных для изготовления вирусных вакцин. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2008;(1):82–90. EDN: IJPFARGrachev VP, Khapchaev YuKh. Use of continuous human and animal cell lines for the production of viral vaccines. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology. 2008;(1):82–90 (In Russ.). EDN: IJPFARBarrett PN, Mundt W, Kistner O, Howard MK. Vero cell platform in vaccine production: moving towards cell culture-based viral vaccines. Exp Rev Vaccines. 2009;8(5):607–18. https://doi.org/10.1586/erv.09.19Barrett PN, Mundt W, Kistner O, Howard MK. Vero cell platform in vaccine production: moving towards cell culture-based viral vaccines. Exp Rev Vaccines. 2009;8(5):607–18. https://doi.org/10.1586/erv.09.19Louis KS, Siegel AC. Cell viability analysis using trypan blue: manual and automated methods. Methods Mol Biol. 2011;740:7–12. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-108-6_2Louis KS, Siegel AC. Cell viability analysis using trypan blue: manual and automated methods. Methods Mol Biol. 2011;740:7–12. https://doi.org/10.1007/978-1-61779-108-6_2Белоусова РВ, Троценко НИ, Преображенская ЭА. Практикум по ветеринарной вирусологии. Москва: КолосС; 2013.Belousova RV, Trotsenko NI, Preobrazhenskaya EA. Workshop on veterinary virology. Moscow: KolosS; 2013 (In Russ.).Ашмарин ИП, Воробьев АА. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Л.: Медгиз; 1962.Ashmarin IP, Vorobiev AA. Statistical methods in microbiological research. Leningrad: Medgiz; 1962 (In Russ.).Jiang B, Gentsch JR, Glass RI. Inactivated rotavirus vaccines: a priority for accelerated vaccine development. Vaccine. 2008;26(52):6754–8. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2008.10.008Jiang B, Gentsch JR, Glass RI. Inactivated rotavirus vaccines: a priority for accelerated vaccine development. Vaccine. 2008;26(52):6754–8. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2008.10.008Евреинова ЕЭ, Хантимирова ЛМ, Шевцов ВА, Меркулов ВА, Бондарев ВП. Перспективные направления в совершенствовании вакцин для профилактики полиомиелита. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2022;22(2):142–53. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2022-22-2-336Evreinova EE, Khantimirova LM, Shevtsov VA, Merkulov VA, Bondarev VP. Promising opportunities to improve polio vaccines. Biological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2022;22(2):142–53 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/2221-996X-2022-22-2-336Отрашевская ЕВ, Трухин ВП, Меркулов ВА, Игнатьев ГМ. Прогресс в разработке вакцин для профилактики лихорадки Чикунгунья и перспективы появления на рынке. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2023;23(1):42–64. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-1-42-64Otrasheuskaja EV, Trukhin VP, Merkulov VA, Ignatyev GM. Chikungunya vaccines: advances in the development and prospects for marketing approval. Biological Products. Prevention, Diagnosis, Treatment. 2023;23(1):42–64 (In Russ.). https://doi.org/10.30895/2221-996X-2023-23-1-42-64Coffin SE, Moser KA, Cohen S, Clark HF, Offit PA. Immu­nologic correlates of protection against rotavirus challenge after intramuscular immunization of mice. J Virol. 1997;71(10):7851–6. https://doi.org/10.1128/jvi.71.10.7851-7856.1997Coffin SE, Moser KA, Cohen S, Clark HF, Offit PA. Immu­nologic correlates of protection against rotavirus challenge after intramuscular immunization of mice. J Virol. 1997;71(10):7851–6. https://doi.org/10.1128/jvi.71.10.7851-7856.1997

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