Иммунобиологические свойства циркулирующих штаммов Bordetella pertussis: кандидатные штаммы для изготовления коклюшных вакцин

ВВЕДЕНИЕ. Одна из причин роста заболеваемости коклюшем заключается в адаптации патогена к имеющемуся коллективному иммунитету, сформированному в условиях вакцинопрофилактики заболевания. Мониторинг иммунобиологических свойств штаммов Bordetella pertussis необходим для прослеживания изменений адаптивного потенциала патогена в ответ на вакцинацию.

ЦЕЛЬ. Сопоставление иммунобиологических свойств выделенных изолятов циркулирующих штаммов Bordetella pertussis и производственных штаммов, используемых для изготовления цельноклеточной коклюшной вакцины.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В исследовании использованы 9 изолятов современных циркулирующих штаммов B. pertussis, выделенных от пациентов с коклюшем в 2016–2020 гг. Из штаммов изготовлены экспериментальные серии цельноклеточной коклюшной вакцины. Серии оценивали по следующим параметрам: серологические свойства и антигенная структура (серотипы); гемагглютинирующая, гемолитическая и дермонекротическая активности; вирулентность; остаточная токсичность и защитная активность. В исследовании использовали аутбредных и инбредных мышей линии F1 (C57Bl/6J×CBA). Бактериальную культуру оценивали по морфологическим и культуральным свойствам. Экспериментальные данные сопоставляли с требованиями к производственным штаммам, изложенным в МУК 4.2.2317-08 (Отбор, проверка и хранение производственных штаммов коклюшных, паракоклюшных и бронхисептикозных бактерий).

РЕЗУЛЬТАТЫ. Из 9 изолятов циркулирующих штаммов B. pertussis выделены штаммы 16-16 и 33-18, которые соответствуют требованиям к производственным штаммам. Анализ результатов оценки защитной активности штаммов 25-16, 37-18 и 2-20 указал на целесообразность дополнительного подтверждения данного показателя из-за ограниченности опытного материала. Четыре штамма 31(2)-17, 28(1)-18, 25-16, 2-20 B. pertussis не проявили требуемой защитной активности (<8 МЕ/мл).

ВЫВОДЫ. Свойства изолятов 16-16 и 33-18 B. pertussis соответствуют всем требованиям к производственным штаммам. Исследованные штаммы имеют современный генотип и перспективны с точки зрения их практического использования в качестве кандидатов для замены устаревших производственных штаммов B. pertussis при изготовлении коклюшных вакцин.

1. Бабаченко ИВ, Нестерова ЮВ, Чернышова ЮЮ и др. Клинико-эпидемиологические аспекты коклюша у детей в условиях массовой вакцинопрофилактики. Журнал инфектологии. 2019;11(2):88–96. https://doi.org/10.22625/2072-6732-2019-11-2-88-96

2. Краснов ВВ, Ильяненков КФ, Павлович ЛР, Кузмичева МВ. Коклюш у детей первого года жизни. Детские инфекции. 2018;17(1):12–7. https://doi.org/10.22627/2072-8107-2018-17-1-12-17

3. Esposito S, Stefanelli P, Fry NK, et al. Pertussis prevention: Reasons for resurgence, and differences in the current acellular pertussis vaccines. Front Immunol. 2019;10:1344. https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01344

4. Mir-Cros A, Moreno-Mingorance A, Martin-Gomez MT, et al. Pertactin-deficient Bordetella pertussis with unusual mechanism of pertactin disruption, Spain, 1986–2018. Emerg Infect Dis. 2022;28(5):967–76. https://doi.org/10.3201/eid2805.211958

5. Burns DL, Meade BD, Messionnier NE. Pertussis resurgence: Perspectives from the Working Group Meeting on pertussis on the causes, possible paths forward, and gaps in our knowledge. J Infect Dis. 2014;209(Suppl 1):S32–5. https://doi.org/10.1093/infdis/jit491

6. Mooi FR, Van Der Maas NA, De Melker HE. Pertussis resurgence: Waning immunity and pathogen adaptation — two sides of the same coin. Epidemiol Infect. 2014;142(4):685–94. https://doi.org/10.1017/S0950268813000071

7. Zomer A, Otsuka N, Hiramatsu Y, et al. Bordetella pertussis population dynamics and phylogeny in Japan after adoption of acellular pertussis vaccines. Microb Genom. 2018;4(5):e000180. https://doi.org/10.1099/mgen.0.000180

8. Mir-Cros A, Moreno-Mingorance A, Martín-Gómez MT, et al. Population dynamics and antigenic drift of Bordetella pertussis following whole cell vaccine replacement, Barcelona, Spain, 1986–2015. Emerg Microbes Infect. 2019;8(1):1711–20. https://doi.org/10.1080/22221751.2019.1694395

9. Ross PJ, Sutton CE, Higgins S, et al. Relative contribution of Th1 and Th17 cells in adaptive immunity to Bordetella pertussis: Towards the rational design of an improved acellular pertussis vaccine. PLoS Pathog. 2013;9(4):e1003264. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1003264

10. Warfel JM, Zimmerman LI, Merkel TJ. Acellular pertussis vaccines protect against disease but fail to prevent infection and transmission in a nonhuman primate model. Proc Natl Acad Sci USA. 2014;111(2):787–92. https://doi.org/10.1073/pnas.1314688110

11. Борисова ОЮ, Гадуа НТ, Пименова АС и др. Структура популяции штаммов возбудителя коклюша на территории России. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2016;15(4):22–8. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2016-15-4-22-28

12. Koide K, Yao SM, Chiang C-S, et al. Genotyping and macrolide-resistant mutation of Bordetella pertussis in East and South-East Asia. J Glob Antimicrob Resist. 2022;31:263–9. https://doi.org/10.1016/j.jgar.2022.10.007

13. Barkoff AM, Mertsola J, Pierard D, et al. Surveillance of circulating Bordetella pertussis strains in Europe during 1998 to 2015. J Clin Microbiol. 2018;56(5):e01998-17. https://doi.org/10.1128/JCM.01998-17

14. Moosa F, du Plessis M, Weigand MR, et al. Genomic characterization of Bordetella pertussis in South Africa, 2015–2019. Microb Genom. 2023;9(12):001162. https://doi.org/10.1099/mgen.0.001162

15. Fu P, Zhou J, Yang C, et al. Molecular evolution and increasing macrolide resistance of Bordetella pertussis, Shanghai, China, 2016–2022. Emerg Infect Dis. 2023;30(1):29–38. https://doi.org/10.3201/eid3001.221588

16. Weigand MR, Williams MM, Peng Y, et al. Genomic survey of Bordetella pertussis diversity, United States, 2000–2013. Emerg Infect Dis. 2019;25(4):780–3. https://doi.org/10.3201/eid2504.180812

17. Ma L, Caulfield A, Dewan KK, Harvill ET. Pertactin-deficient Bordetella pertussis, vaccine-driven evolution, and reemergence of pertussis. Emerg Infect Dis. 2021;27(6):1561–6. https://doi.org/10.3201/eid2706.203850

18. Belcher T, Preston A. Bordetella pertussis evolution in the (functional) genomics era. Pathog Dis. 2015;73(8):ftv064. https://doi.org/10.1093/femspd/ftv064

19. Борисова ОЮ, Андриевская ИЮ, Пименова АС и др. Генотипическая характеристика штаммов Bordetella pertussis — кандидатов для получения коклюшного компонента вакцинных препаратов (сообщение 1). Вестник РГМУ. 2024;(2):4–9. https://doi.org/10.24075/vrgmu.2024.017

20. Алексеева ИА, Лепихова ДН, Борисова ОЮ и др. Влияние условий хранения цельноклеточной коклюшной вакцины на ее токсичность: исследование на аутбредных мышах. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2025;25(1):111–20. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2025-25-1-111-120

21. Hiramatsu Y, Miyaji Y, Otsuka N, et al. Significant decrease in pertactin-deficient Bordetella pertussis isolates, Japan. Emerg Infect Dis. 2017;23(4):699–701. https://doi.org/10.3201/eid2304.161575

22. Kallonen T, Mertsola J, Mooi FR, He Q. Rapid detection of the recently emerged Bordetella pertussis strains with the ptxP3 pertussis toxin promoter allele by real-time PCR. Clin Microbiol Infect. 2012;18(9):E377–9. https://doi.org/10.1111/j.1469-0691.2012.04000.x

23. Petersen RF, Dalby T, Dragsted DM, et al. Temporal trends in Bordetella pertussis populations, Denmark, 1949–2010. Emerg Infect Dis. 2012;18(5):767–74. https://doi.org/10.3201/eid1805.110812

24. Schmidtke AJ, Boney KO, Martin SW, et al. Population diversity among Bordetella pertussis isolates, United States, 1935–2009. Emerg Infect Dis. 2012;18(8):1248–55. https://doi.org/10.3201/eid1808.120082

25. Mooi FR, van Loo IHM, van Gent M, et al. Bordetella pertussis strains with increased toxin production associated with pertussis resurgence. Emerg Infect Dis. 2009;15(8):1206–13. https://doi.org/10.3201/eid1508.081511

26. Carbonetti NH. Pertussis toxin and adenylate cyclase toxin: key virulence factors of Bordetella pertussis and cell biology tools. Future Microbiol. 2010;5(3):455–69. https://doi.org/10.2217/fmb.09.133

27. Pierce C, Klein N, Peters M. Is leukocytosis a predictor of mortality in severe pertussis infection? Intensive Care Med. 2000;26(10):1512–4. https://doi.org/10.1007/s001340000587

28. Advani A, Gustafsson L, Carlsson R-M, Donnelly D. Clinical outcome of pertussis in Sweden: association with pulsed-field gel electrophoresis profiles and serotype. APMIS. 2007;115(6):736–42. https://doi.org/10.1111/j.1600-0463.2007.apm_628.x

29. Басов АА, Высочанская СО, Цвиркун ОВ и др. Критерии оценки эпидемиологической ситуации по коклюшу в Российской Федерации. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2024;23(1):4–13. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2024-23-1-4-13

30. Chodorowska M, Kuklinska D. Restrykcyjna analiza DNA paleczek Bordetella pertussis wyizolowanych od chorych na krztusiec w 1968 roku i w latach 1995–98 oraz szczepow B. pertussis stosowanych do produkcji krajowej szczepionki przeciwkrztuscowej. Med Dośw Mikrobiol. 2001;52(2):111–7 (In Polish).