Разработка и лабораторное получение вирусоподобных иммуностимулирующих комплексов на основе сапонинов, оценка их адъювантных свойств при иммунизации мышей гриппозными антигенами

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.

1. Morein 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/10.1038/308457a0

2. Villacres 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.1998.1278

3. Cibulski 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.2016.01.029

4. den 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/ncomms13324

5. Marty-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.M115.683011

6. Barr IG, Mitchell GF. ISCOMs (immunostimulating complexes): the first decade. Immunol Cell Biol. 1996;74(1):8–25. https://doi.org/10.1038/icb.1996.2

7. Черникова МИ, Васильев ЮМ. Вакцины против гриппа с иммуноадъювантами: данные прямых сравнительных исследований. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2015;(5):88–102.

8. 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)00192-4

9. Keech 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/NEJMoa2026920

10. Лиознов 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/10.31631/2073-3046-2018-17-3-57-62

11. Никифорова 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.

12. Ko EJ, Kang SM. Immunology and efficacy of MF59-adjuvanted vaccines. Hum Vaccin Immunother. 2018;14(12):3041–5. https://doi.org/10.1080/21645515.2018.1495301

13. Evseenko 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.1000142

14. El 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.2016.10.002

15. Ашмарин ИП, Воробьев АА. Статистические методы в микробиологических исследованиях. Л.: Медгиз; 1962.

16. 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/s00705-018-4023-3

17. Song 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.2009.06.033

18. Nguyen QT, Choi YK. Targeting antigens for universal influenza vaccine development. Viruses. 2021;13(6):973. https://doi.org/10.3390/v13060973

19. Cox 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/s12985-015-0435-9

20. Rimmelzwaan 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