Т-клеточные иммунные ответы к вирусу Чикунгунья у неинфицированных доноров и анализ В-клеточных эпитопов у серопозитивных лиц и экспериментально инфицированных мышей

ВВЕДЕНИЕ. Вирус Чикунгунья (ВЧИК) представляет серьезную проблему для общественного здравоохранения в эндемичных регионах вследствие отсутствия специфических профилактических мер и эффективной противовирусной терапии. Идентификация и характеристика вирусных эпитопов играют ключевую роль в разработке вакцин нового поколения.

ЦЕЛЬ. Исследование Т-клеточных иммунных ответов к ВЧИК у серонегативных доноров и идентификация В-клеточных эпитопов у серопозитивных лиц и на модели ВЧИК-инфекции у мышей.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Образцы периферической венозной крови 34 здоровых добровольцев, сыворотки крови 4 серопозитивных лиц и мышей линии BALB/c, иммунизированных нелетальным штаммом ВЧИК, были проанализированы для оценки Ти В-клеточных иммунных ответов. Пять синтетических пептидов длиной 21–29 аминокислотных  остатков, соответствующих участкам белков nsP2, nsP3, nsP4 и E2 ВЧИК, были отобраны с использованием алгоритма прогнозирования иммуногенности базы данных Immune Epitope Database и далее синтезированы с включением фланкирующих аминокислотных остатков, охватывающих предсказанные эпитопы. Мононуклеарные клетки периферической крови доноров, не подвергавшихся воздействию вируса, стимулировали пептидами в концентрации 1,2 мкг/мл, после чего пролиферацию CD4+ и CD8+ Т-клеток оценивали методом проточной цитометрии с использованием красителя — сукцинимидилового эфира карбоксифлуоресцеина (CFSE). Пептид-специфические иммуноглобулины G в сыворотке крови человека и мышей определяли методом иммуноферментного анализа (ИФА). Локализацию эпитопов визуализировали на 3D-моделях белков с использованием программы UCSF ChimeraX и веб-сервера I-TASSER.

РЕЗУЛЬТАТЫ. Анализ пролиферации Т-клеток с использованием CFSE выявил  наличие CD4+, но не CD8+ Т-клеточных иммунных ответов к пептидам структурного E2 и неструктурных nsP2–4 и белков ВЧИК у серонегативных доноров (P<0,05; P<0,01). ИФА показал, что в образцах сыворотки крови ВЧИК-серопозитивных доноров и мышей, инфицированных ВЧИК, были идентифицированы линейные В-клеточные эпитопы, соответствующие участкам nsP3, nsP4 и E2 белков. Данные эпитопы были картированы на трехмерные модели белков ВЧИК: E2 — аминокислотные остатки в положениях 3140–3161, nsP3 — 1801– 1823 и nsP4 — 2207–2256.

ВЫВОДЫ. Анализ результатов исследования позволяет сделать заключение о наличии CD4+ Т-клеточных иммунных ответов у лиц, не подвергавшихся воздействию вирусных антигенов, и подчеркивает важность экспериментальной верификации эпитопов, предсказанных in silico, для совершенствования серологической диагностики и разработки вакцин против ВЧИК.

1. Schwartz O, Albert ML. Biology and pathogenesis of chikungunya virus. Nat Rev Microbiol. 2010;8(7):491–500. https://doi.org/10.1038/nrmicro2368

2. Strauss JH, Strauss EG. The alphaviruses: gene expression, replication, and evolution.Microbiol Rev. 1994;58(3):491–562. https://doi.org/10.1128/mr.58.3.491-562.1994

3. Wahid B, Ali A, Rafique S, Idrees M. Global expansion of chikungunya virus: mapping the 64-year history. Int J Infect Dis. 2017;58:69–76. https://doi.org/10.1016/j.ijid.2017.03.006

4. Costa LB, Barreto FKA, Barreto MCA, Santos T, et al. Epidemiology and economic burden of Chikungunya: A systematic literature review. Trop Med Infect Dis. 2023;8(6):301. https://doi.org/10.3390/tropicalmed8060301

5. Murphy F. China battles to control Chikungunya virus as 8000 cases are reported. BMJ. 2025;390:r1699. https://doi.org/10.1136/bmj.r1699

6. De Lima Cavalcanti TYV, Pereira MR, De Paula SO, Franca RFO. A review on Chikungunya virus epidemiology, pathogenesis and current vaccine development. Viruses. 2022;14(5):969. https://doi.org/10.3390/v14050969

7. Jin J, Galaz-Montoya JG, Sherman MB, et al. Neutralizing antibodies inhibit Chikungunya virus budding at the plasma membrane. Cell Host Microbe. 2018;24(3):417–28.e5. https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.07.018

8. Wauquier N, Becquart P, Nkoghe D, et al. 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

9. Srivastava P, Kumar A, Hasan A, et al. Disease resolution in Chikungunya — What decides the outcome? Front Immunol. 2020;11:695. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00695

10. Chopra A, Anuradha V, Ghorpade R, Saluja M. Acute Chikungunya and persistent musculoskeletal pain following the 2006 Indian epidemic: a 2-year prospective rural community study. Epidemiol Infect. 2012;140(5):842–50. https://doi.org/10.1017/S0950268811001300

11. Ware BC, Parks MG, Da Silva MOL, Morrison TE. Chikungunya virus infection disrupts MHC–I antigen presentation via nonstructural protein 2. PLoS Pathog. 2024;20(3):e1011794. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1011794

12. Su LF, Davis MM. Antiviral memory phenotype T cells in unexposed adults. Immunol Rev. 2013;255(1):95–109. https://doi.org/10.1111/imr.12095

13. Игнатьев ГМ, Оксанич АС, Казакова ЕВ и др. Изоляция и генетический анализ вируса Чикунгунья из комаров Aedes aegypti и Aedes albopictus, отловленных в Центральной Америке. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2023;100(5):310–8. EDN: UWGUML

14. Calis JJ, Maybeno M, Greenbaum JA, et al. Properties of MHC class I presented peptides that enhance immunogenicity. PLoS Comput Biol. 2013;9(10):e1003266. https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1003266

15. Tan YB, Chmielewski D, Law MCY, et al. Molecular architecture of the Chikungunya virus replication complex. Sci Adv. 2022;8(48):eadd2536. https://doi.org/10.1126/sciadv.add2536

16. Pettersen EF, Goddard TD, Huang CC, et al. UCSF Chimera — A visualization system for exploratory research and analysis. J Comput Chem. 2004;25(13):1605–12. https://doi.org/10.1002/jcc.20084

17. Zhang Y. I-TASSER server for protein 3D structure prediction. BMC Bioinformatics. 2008;9:40. https://doi.org/10.1186/1471-2105-9-40

18. Shaw CA, August A, Bart S, et al. A phase 1, randomized, placebo-controlled, dose-ranging study to evaluate the safety and immunogenicity of an mRNA-based Chikungunya virus vaccine in healthy adults. Vaccine. 2023;41(26):3898–906. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2023.04.064

19. Hawman DW, Stoermer KA, Montgomery SA, et al. Chronic joint disease caused by persistent Chikungunya virus infection is controlled by the adaptive immune response. J Virol. 2013;87(24):13878–88. https://doi.org/10.1128/JVI.02666-13

20. Davenport BJ, Bullock C, Mccarthy MK, et al. Chikungunya virus evades antiviral CD8(+) T cell responses to establish persistent infection in joint-associated tissues. J Virol. 2020;94(9):e02036-19. https://doi.org/10.1128/JVI.02036-19

21. Hawman DW, Fox JM, Ashbrook AW, et al. Pathogenic Chikungunya virus evades B cell responses to establish persistence. Cell Rep. 2016;16(5):1326–38. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2016.06.076

22. Poh CM, Chan YH, Ng LFP. Role of T cells in Chikungunya virus infection and utilizing their potential in anti-viral immunity. Front Immunol. 2020;11:287. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00287

23. Venkatesan A, Chouhan U, Suryawanshi SK, Choudhari JK. An in silico approach for prediction of B cell and T cell epitope candidates against Chikungunya virus. Immunol Med. 2023;46(4): 163–74. https://doi.org/10.1080/25785826.2023.2202038

24. Lorente E, Barriga A, Garcia-Arriaza J, et al. Complex antigen presentation pathway for an HLA-A*0201-restricted epitope from Chikungunya 6K protein. PLoS Negl Trop Dis. 2017; 11(10):e0006036. https://doi.org/10.1371/journal.pntd.0006036

25. Swadling L, Diniz MO, Schmidt NM, et al. Pre-existing polymerase-specific T cells expand in abortive seronegative SARS–CoV–2. Nature. 2022;601(7891):110–7. https://doi.org/10.1038/s41586-021-04186-8

26. Pothast CR, Dijkland RC, Thaler M, Hagedoorn RS, et al. SARS-CoV-2-specific CD4(+) and CD8(+) T cell responses can originate from cross-reactive CMV-specific T cells. Elife. 2022;11:e82050. https://doi.org/10.7554/eLife.82050

27. Elias G, Meysman P, Bartholomeus E, et al. Preexisting memory CD4 T cells in naive individuals confer robust immunity upon hepatitis B vaccination. Elife. 2022;11:e68388. https://doi.org/10.7554/eLife.68388

28. Rosalia RA, Quakkelaar ED, Redeker A, et al. Dendritic cells process synthetic long peptides better than whole protein, improving antigen presentation and T–cell activation. Eur J Immunol. 2013;43(10):2554–65. https://doi.org/10.1002/eji.201343324

29. Slingluff CL Jr. The present and future of peptide vaccines for cancer: single or multiple, long or short, alone or in combination? Cancer J. 2011;17(5):343–50. https://doi.org/10.1097/PPO.0b013e318233e5b2

30. Kam YW, Lee WW, Simarmata D, et al. Unique epitopes recognized by antibodies induced in Chikungunya virus-infected non-human primates: implications for the study of immunopathology and vaccine development. PLoS One. 2014;9(4): e95647. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0095647

31. Kam YW, Lee WW, Simarmata D, et al. Longitudinal analysis of the human antibody response to Chikungunya virus infection: implications for serodiagnosis and vaccine development. J Virol. 2012;86(23):13005–15. https://doi.org/10.1128/JVI.01780-12

32. Silva J, Cunha MDP, Pour SZ, et al. Chikungunya virus E2 structural protein B-cell epitopes analysis. Viruses. 2022;14(8):1839. https://doi.org/10.3390/v14081839

33. Foy NJ, Akhrymuk M, Shustov AV, et al. Hypervariable domain of nonstructural protein nsP3 of Venezuelan equine encephalitis virus determines cell-specific mode of virus replication. J Virol. 2013;87(13):7569–84. https://doi.org/10.1128/JVI.00720-13

34. Foy NJ, Akhrymuk M, Akhrymuk I, et al. Hypervariable domains of nsP3 proteins of New World and Old World alphaviruses mediate formation of distinct, virus-specific protein complexes. J Virol. 2013;87(4):1997–2010. https://doi.org/10.1128/jvi.02853-12