Эффективность применения индуктора интерферонов против вируса Чикунгунья in vitro

Актуальность. Препараты для специфического лечения и профилактики лихорадки Чикунгунья, ее осложнений и последствий в настоящее время отсутствуют, в связи с этим особую актуальность приобретают вопросы разработки терапевтических и профилактических препаратов против вируса Чикунгунья (ЧИКВ), в том числе препаратов индукторов интерферонов.

Цель. Изучение эффективности профилактического применения препарата индуктора интерферонов против вируса Чикунгунья в модели in vitro.

Материалы и методы. Использовали штамм ЧИКВ Nika2021, две линии клеток — Vero и А549, а также препарат индуктора интерферонов (РНК двуспиральной натриевая соль) в двух дозировках (250 и 500 мкг/мл) и двух режимах применения (за 4 ч до заражения и одновременно с ним). Определяли титр вируса по его цитопатическому действию; содержание РНК ЧИКВ — методом ОТ-ПЦР-РВ и оценивали по показателю порогового числа циклов ПЦР; концентрацию продуцируемых клетками цитокинов — методом ИФА. В динамике анализировали активность ЧИКВ и содержание РНК ЧИКВ, а также продукцию цитокинов клетками (ИФН-α, -γ, ИЛ-6 и ФНО-α). Полученные данные обрабатывали при помощи пакетов программ Microsoft Office Excel 2016 и StatTech.

Результаты. Препарат в дозах 250 и 500 мкг/мл стимулировал продукцию в большей степени ИФН-α и в меньшей степени ИФН-γ; в большей степени — в линии клеток А549, в меньшей — в линии клеток Vero. Динамика содержания РНК ЧИКВ соответствовала динамике его титра в клетке. В целом содержание РНК ЧИКВ в линии клеток Vero было значительно выше, чем в линии клеток А549 (р<0,002 при дозировке препарата 250 мкг/мл, р<0,0005 при дозировке 500 мкг/мл). Препарат применяли в двух режимах: профилактическом — за 4 ч до заражения клеток вирусом; экстренно профилактическом — одновременно с инфицированием. Содержание РНК ЧИКВ в режиме профилактического применения препарата относительно контрольного опыта (инфицирование без препарата) было значительно ниже в обеих дозах в обеих линиях клеток (р<0,002 для Vero, р<0,0003 для А549), в режиме экстренной профилактики — р<0,05 и р<0,003 соответственно. Выявлена и статистически подтверждена эффективность применения препарата индуктора интерферонов против ЧИКВ, показано преимущество линии клеток А549 для изучения противовирусной активности in vitro. В обеих линиях интактных клеток отмечена продукция ИЛ-6 и ФНО-α.

Выводы. Обнаружен положительный противовирусный эффект от применения препарата индуктора интерферонов против ЧИКВ in vitro, при этом степень эффективности зависела от линии клеток. Показана необходимость тщательного отбора клеточной линии в зависимости от целей исследования, а также изучения продукции цитокинов клетками в монослое до стимуляции вирусами и (или) препаратами.

1. Kuhn RJ. Togaviridae: the viruses and their replication. In: Knipe DM, Howley PM, Griffin DE, Lamb RA, Martin MA, Roizman B, Straus SE, eds. Fields Virology. Vol. 1. 5th ed. Wolters Kluwer, Lippincott-Williams & Wilkins; 2007. P. 1001–2.

2. Fros JJ, Pijlman GP. Alphavirus infection: host cell shut-off and inhibition of antiviral responses. Viruses. 2016;8(6):166. https://doi.org/10.3390/v8060166

3. Wauquier N, Becquart P, Nkoghe D, Padilla C, Ndjoyi-Mbiguino A, Leroy EM. The acute phase of Chikungunya virus infection in humans is associated with strong innate immunity and T CD8 cell activation. J Infect Dis. 2011;204(1):115–23. https://doi.org/10.1093/infdis/jiq006

4. Davenport BJ, Bullock C, McCarthy MK, Hawman DW, Murphy KM, Kedl RM, et al. Chikungunya virus evades antiviral CD8T cell responses to establish persistent infection in joint-associated tissues. J Virol. 2020;16(94):e02036-19. https://doi.org/10.1128/JVI.02036-19

5. Schilte C, Staikovsky F, Couderc T, Madec Yo, Carpentier F, Kassab S, et al. Chikungunya virus-associated long-term arthralgia: a 36-month prospective longitudinal study. PLoS Negl Trop Dis. 2013;7(3):e2137. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0002137

6. Marimoutou C, Ferraro J, Javelle E, Deparis X, Simon F. Chikungunya infection: self-reported rheumatic morbidity and impaired quality of life persist 6 years later. Clin Microbiol Infect. 2015;21(7):688–93. https://doi.org/10.1016/j.cmi.2015.02.024

7. Burt J F, Chen W, Miner JJ, Lenschow DJ, Merits A, Schnettler E, et al. Chikungunya virus: an update on the biology and pathogenesis of this emerging pathogen. Lancet Infect Dis. 2017;17(4):e107–17. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(16)30385-1

8. Devaux CA. Emerging and re-emerging viruses: а global challenge illustrated by Chikungunya virus outbreaks. World J Virol. 2012;1(1):11–22. https://doi.org/10.5501/wjv.v1.i1.11

9. Harrison VR, Eckels KH, Bartelloni PJ, Hampton C. Production and evaluation of a formalin-killed Chikungunya vaccine. J Immunol. 1971;107(3):643–7. https://doi.org/10.4049/jimmunol.107.3.643

10. Broeckel R, Haese N, Messaoudi I, Streblow DN. Nonhuman primate models of Chikungunya virus infection and disease (CHIKV NHP Model). Pathogens. 2015;4(3):662–81. https://doi.org/10.3390/pathogens4030662

11. Gardner CL, Burke CW, Higgs ST, Klimstra WB, Ryman KD. Interferon-alpha/beta deficiency greatly exacerbates arthritogenic disease in mice infected with wild-type Chikungunya virus but not with the cell culture-adapted live-attenuated 181/25 vaccine candidate. Virology. 2012;425(2):103–12. https://doi.org/10.1016/j.virol.2011.12.020

12. Couderc T, Chrétien F, Schilte C, Disson O, Brigitte M, Guivel-Benhassine F, et al. A mouse model for Chikungunya: young age and inefficient type-I interferon signaling are risk factors for severe disease. PLoS Pathog. 2008;4(2):e29. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.0040029

13. Ziegler SA, Lu L, da Rosa AP, Xiao SY, Tesh RB. An animal model for studying the pathogenesis of Chikungunya virus infection. Am J Trop Med Hyg. 2008;79(1):133–9. https://doi.org/10.4269/ajtmh.2008.79.133

14. Battisti V, Urban E, Langer T. Antivirals against the Chikungunya virus. Viruses. 2021;13(7):1307. https://doi.org/10.3390/v13071307

15. Emeny JM, Morgan MJ. Regulation of the interferon system: evidence that Vero cells have a genetic defect in interferon production. J Gen Virol. 1979;43(1):247–52. https://doi.org/10.1099/0022-1317-43-1-247

16. Osada N, Kohara A, Yamaji T, Hirayama N, Kasai F, Sekizuka T, et al. The genome landscape of the African green monkey kidney-derived Vero cell line. DNA Res. 2014;21(6):673–83. https://doi.org/10.1093/dnares/dsu029

17. Konishi K, Yamaji T, Sakuma C, Kasai F, Endo T, Kohara A, et al. Whole-genome sequencing of Vero E6 (Vero C1008) and comparative analysis of four Vero cell sublines. Front Genet. 2022;13:801382. https://doi.org/10.3389/fgene.2022.801382

18. Schilte C, Couderc T, Chretien F, Sourisseau M, Gangneux N, Guivel-Benhassine F, et al. Type I IFN controls Chikungunya virus via its action on nonhematopoietic cells. J Exp Med. 2010;207(2):429–42. https://doi.org/10.1084/jem.20090851

19. White LK, Sali T, Alvarado D, Gatti E, Pierre P, Streblow D, Defilippis VR. Chikungunya virus induces IPS-1-dependent innate immune activation and protein kinase R-independent translational shutoff. J Virol. 2011;85(1):606–20. https://doi.org/10.1128/JVI.00767-10

20. Cook LE, Locke MC, Young AR, Monte K, Hedberg ML, Shimak RM, et al. Distinct roles of interferon alpha and beta in controlling Chikungunya virus replication and modulating neutrophil-mediated inflammation. J Virol. 2019;94(1):e00841-19. https://doi.org/10.1128/JVI.00841-19

21. Chirathaworn C, Chansaenroj J, Poovorawan Y. Cytokines and chemokines in Chikungunya virus infection: protection or induction of pathology. Pathogens. 2020;9(6):415. https://doi.org/10.3390/pathogens9060415

22. Fros JJ, Liu WJ, Prow NA, Geertsema C, Ligtenberg M, Vanlandingham DL, et al. Chikungunya virus nonstructural protein 2 inhibits type I/II interferon-stimulated JAK-STAT signaling. J Virol. 2010;84(20):10877–87. https://doi.org/10.1128/JVI.00949-10

23. Gallegos KM, Drusano GL, Argenio DZ, Brown AN. Chikungunya virus: in vitro response to combination therapy with ribavirin and interferon alfa 2a. J Infect Dis. 2016;214(8):1192–7. https://doi.org/10.1093/infdis/jiw358

24. Franco EJ, Rodriquez JL, Pomeroy JJ, Hanrahan KC, Brown AN. The effectiveness of antiviral agents with broad-spectrum activity against chikungunya virus varies between host cell lines. Antivir Chem Chemother. 2018;26:2040206618807580. https://doi.org/10.1177/2040206618807580

25. Grabarz F, Lopes APY, Barbosa FF, Barazzone GC, Santos JC, Botosso VF, et al. Strategies for the production of soluble interferon-alpha Consensus and potential application in arboviruses and SARS-CoV-2. Life (Basel). 2021;11(6):460. https://doi.org/10.3390/life11060460

26. Plotnikova M, Lozhkov A, Romanovskaya-Romanko E, Baranovskaya I, Sergeeva M, Kаа K, et al. IFN-λ1 Displays various levels of antiviral activity in vitro in a select panel of RNA viruses. Viruses. 2021;13(8):1602. https://doi.org/10.3390/v13081602

27. Ekins S, Madrid PB. Tilorone, a broad-spectrum antiviral for emerging viruses. Antimicrob Agents Chemother. 2020;64(5):e00440-20. https://doi.org/10.1128/AAC.00440-20

28. Игнатьев ГМ, Каа КВ, Оксанич АС, Антонова ЛП, Самарцева ТГ, Мефед КМ и др. Индикация и идентификация вирусов денге и Чикунгунья в комарах рода Aedes spp., отловленных в Центральной Америке. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2020;97(3):227–32. https://doi.org/10.36233/0372-9311-2020-97-3-4

29. Gantier MP, Williams BR. The response of mammalian cells to double-stranded RNA. Cytokine Growth Factor Rev. 2007;18(5–6):363–71. https://doi.org/10.1016/j.cytogfr.2007.06.016

30. Sokolova TM, Shuvalov AN, Telkov MV, Kolodyazhnaya LV, Ershov FI. Ridostin induces transcription of a wide spectrum of interferon genes in human cells. Bull Exp Biol Med. 2013;156(2):213–6. https://doi.org/10.1007/s10517-013-2313-z

31. Полосков ВВ, Ершов ФИ. Активаторы синтеза эндогенных интерферонов (обзор). Разработка и регистрация лекарственных средств. 2017;(1):188–92. EDN: YKPHKX

32. Schoggins JW. Interferon-stimulated genes: what do they all do? Annu Rev Virol. 2019;6(1):567–84. https://doi.org/10.1146/annurev-virology-092818-015756