Двухкомпонентная мРНК-вакцина, сочетающая В- и Т-клеточные иммуногены вируса SARS-CoV-2, индуцирует гуморальный и клеточный иммунный ответ у мышей

ВВЕДЕНИЕ. Несмотря на эффективность существующих вакцин для профилактики COVID-19, появление новых штаммов вируса SARS-CoV-2 требует разработки иммуногенов, способных формировать широкий перекрестно-реактивный иммунный ответ. Перспективным подходом является создание мРНК-вакцин, индуцирующих как гуморальный, так и Т-клеточный ответ, что может обеспечить защиту против вариантов вируса, ускользающих от нейтрализующих антител.

ЦЕЛЬ. Исследование иммуногенности экспериментальной двухкомпонентной мРНК-вакцины, кодирующей искусственный мультиэпитопный Т-клеточный иммуноген и рецепторсвязывающий домен (RBD) S-белка вируса SARS-CoV-2, для обоснования возможности обеспечения широкого перекрестно-реактивного ответа, необходимого для эффективной защиты от высокоизменчивых вирусов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. мРНК синтезировали in vitro: mRNA-RBD кодировала RBD, mRNA-BSI — мультиэпитопный Т-клеточный иммуноген. Вакцинную мРНК инкапсулировали в липидные наночастицы (ЛНЧ); размер частиц оценивали методом динамического светорассеяния. Использовали мышей линии BALB/c (24 самки) — 4 группы по 6 особей. Для иммунизации внутримышечно дважды с интервалом 3 нед. вводили по 10 мкг мРНК-ЛНЧ по отдельности или в виде их смеси. Гуморальный ответ оценивали по титрам вирус-специфических и нейтрализующих антител, Т-клеточный ответ — методами ELISpot (по количеству спотообразующих единиц; SFUs), сэндвич-ИФА, внутриклеточного окрашивания цитокинов и проточной цитометрии.

РЕЗУЛЬТАТЫ. ЛНЧ с инкапсулированной вакцинной мРНК имели размер 115,4–123,7 нм и низкий индекс полидисперсности (0,165–0,211). Двухкомпонентная вакцина (mRNA-RBD + mRNA-BSI) индуцировала у мышей высокие титры RBD-специфических (1:131322) и нейтрализующих антител к Ухань-подобному (Wuhan-Hu-1; 1:3620) и омикрон-подобному штаммам (BA.5.2; 1:718). Т-клеточный ответ в группе с двухкомпонентной вакциной характеризовался высоким уровнем продукции IFN-γ: количество IFN-γ-продуцирующих лимфоцитов — 660 SFUs/млн (ELISpot); концентрация IFN-γ в культуре спленоцитов — 990 пкг/мл (ИФА), что значительно превышало показатели группы с введением mRNA-RBD (343 SFUs/млн и 60 пкг/мл соответственно). Внутриклеточное окрашивание показало повышение доли цитокин-продуцирующих CD4⁺ и CD8⁺ Т-клеток (IFN-γ, IL-2, TNF-α) во всех иммунизированных группах.

ВЫВОДЫ. Сочетание В- и Т-клеточных иммуногенов в двухкомпонентной мРНК-вакцине способствует усилению гуморального ответа и формированию широкого Т-клеточного ответа, что обеспечивает эффективное распознавание новых вариантов SARS-CoV-2. Полученные данные обосновывают перспективность данной платформы для создания вакцин против высокоизменчивых вирусных инфекций.

1. Park JW, Lagniton PNP, Liu Y, Xu RH. mRNA vaccines for COVID-19: What, why and how. Int J Biol Sci. 2021;17(6):1446–60. https://doi.org/10.7150/ijbs.59233

2. Deng S, Liang H, Chen P, et al. Viral vector vaccine development and application during the COVID-19 pandemic. Microorganisms. 2022;10(7):1450. https://doi.org/10.3390/microorganisms10071450

3. Yadav T, Srivastava N, Mishra G, et al. Recombinant vaccines for COVID-19. Hum Vaccin Immunother. 2020;16(12):2905–12. https://doi.org/10.1080/21645515.2020.1820808

4. Yan R, Zhang Y, Li Y, et al. Structural basis for the recognition of SARS-CoV-2 by full-length human ACE2. Science. 2020;367(6485):1444–8. https://doi.org/10.1126/science.abb2762

5. Walls AC, Park YJ, Tortorici MA, et al. Structure, function, and antigenicity of the SARS-CoV-2 spike glycoprotein. Cell. 2020;181(2):281–92.e6. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.058 Erratum in: Cell. 2020;183(6):1735. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.11.032

6. Shi R, Shan C, Duan X, et al. A human neutralizing antibody targets the receptor-binding site of SARS-CoV-2. Nature. 2020;584(7819):120–4. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2381-y

7. Chi X, Yan R, Zhang J, et al. A neutralizing human antibody binds to the N-terminal domain of the Spike protein of SARS-CoV-2. Science. 2020;369(6504):650–5. https://doi.org/10.1126/science.abc6952

8. Yi C, Sun X, Ye J, et al. Key residues of the receptor binding motif in the spike protein of SARS-CoV-2 that interact with ACE2 and neutralizing antibodies. Cell Mol Immunol. 2020;17(6):621–30. https://doi.org/10.1038/s41423-020-0458-z

9. Salvatori G, Luberto L, Maffei M, et al. SARS-CoV-2 SPIKE PROTEIN: An optimal immunological target for vaccines. J Transl Med. 2020;18(1):222. https://doi.org/10.1186/s12967-020-02392-y

10. Montgomerie I, Bird TW, Palmer OR, et al. Incorporation of SARS-CoV-2 spike NTD to RBD protein vaccine improves immunity against viral variants. iScience. 2023;26(4):106256. https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.106256

11. Wang Y, Wang L, Cao H, Liu C. SARS-CoV-2 S1 is superior to the RBD as a COVID-19 subunit vaccine antigen. J Med Virol. 2021;93(2):892–8. https://doi.org/10.1002/jmv.26320

12. Yu HQ, Sun BQ, Fang ZF, etal. Distinctfeaturesof SARS-CoV-2-specific IgA response in COVID-19 patients. Eur Respir J. 2020;56(2):2001526. https://doi.org/10.1183/13993003.01526-2020

13. Paces J, Strizova Z, Smrz D, Cerny J. COVID-19 and the immune system. Physiol Res. 2020;69(3):379–88. https://doi.org/10.33549/physiolres.934492

14. Gruell H, Vanshylla K, Weber T, et al. Antibody-mediated neutralization of SARS-CoV-2. Immunity. 2022;55(6):925–44. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2022.05.005

15. Weisblum Y, Schmidt F, Zhang F, et al. Escape from neutralizing antibodies by SARS-CoV-2 spike protein variants. Elife. 2020;9:e61312. https://doi.org/10.7554/elife.61312

16. Mellis IA, Wu M, Hong H, et al. Antibody evasion and receptor binding of SARS-CoV-2 LP.8.1.1, NB.1.8.1, XFG, and related subvariants. Cell Rep. 2025;44(10):116440. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116440

17. Triveri A, Serapian SA, Marchetti F, et al. SARS-CoV-2 spike protein mutations and escape from antibodies: A computational model of epitope loss in variants of concern. J Chem Inf Model. 2021;61(9):4687–700. https://doi.org/10.1021/acs.jcim.1c00857

18. Luan B, Huynh T. Insights into SARS-CoV-2's mutations for evading human antibodies: Sacrifice and survival. J Med Chem. 2022;65(4):2820–6. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.1c00311

19. Le Bert N, Tan AT, Kunasegaran K, et al. SARS-CoV-2-specific T cell immunity in cases of COVID-19 and SARS, and uninfected controls. Nature. 2020;584(7821):457–62. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2550-z

20. Geers D, Shamier MC, Bogers S, et al. SARS-CoV-2 variants of concern partially escape humoral but not T-cell responses in COVID-19 convalescent donors and vaccines. Sci Immunol. 2021;6(59):eabj1750. https://doi.org/10.1126/sciimmunol.abj1750

21. Ahmed SF, Quadeer AA, McKay MR. SARS-CoV-2 T cell responses elicited by COVID-19 vaccines or infection are expected to remain robust against Omicron. Viruses. 2022;14(1):79. https://doi.org/10.3390/v14010079

22. Tian J, Shang B, Zhang J, et al. T cell immune evasion by SARS-CoV-2 JN.1 escapees targeting two cytotoxic T cell epitope hotspots. Nat Immunol. 2025;26(2):265–78. https://doi.org/10.1038/s41590-024-02051-0

23. Stanevich OV, Alekseeva EI, Sergeeva M, et al. SARS-CoV-2 escape from cytotoxic T cells during long-term COVID-19. Nat Commun. 2023;14(1):149. https://doi.org/10.1038/s41467-022-34033-x

24. Channappanavar R, Fett C, Zhao J, et al. Virus-specific memory CD8 T cells provide substantial protection from lethal severe acute respiratory syndrome coronavirus infection. J Virol. 2014;88(19):11034–44. https://doi.org/10.1128/jvi.01505-14

25. Zhao J, Alshukairi AN, Baharoon SA, et al. Recovery from the Middle East respiratory syndrome is associated with antibody and T-cell responses. Sci Immunol. 2017;2(14):eaan5393. https://doi.org/10.1126/sciimmunol.aan5393

26. Moss P. The T cell immune response against SARS-CoV-2. Nat Immunol. 2022;23(2):186–93. https://doi.org/10.1038/s41590-021-01122-w

27. Keeton, R., Tincho, M.B., Ngomti, A, et al. T cell responses to SARS-CoV-2 spike cross-recognize Omicron. Nature. 2022;603(7901):488–92. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04460-3 Erratum in: Nature. 2022;604(7907):E25. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04708-y

28. Bazhan SI, Antonets DV, Starostina EV, et al. In silico design of influenza a virus artificial epitope-based T-cell antigens and the evaluation of their immunogenicity in mice. J Biomol Struct Dyn. 2022;40(7):3196–212. https://doi.org/10.1080/07391102.2020.1845978

29. Bazhan SI, Antonets DV, Karpenko LI, et al. In silico designed Ebola virus T-cell multi-epitope DNA vaccine constructions are immunogenic in mice. Vaccines (Basel). 2019;7(2):34. https://doi.org/10.3390/vaccines7020034

30. Reguzova A, Antonets D, Karpenko L, et al. Design and evaluation of optimized artificial HIV-1 poly-T cell-epitope immunogens. PLoS One. 2015;10(3):e0116412. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0116412

31. Reguzova A, Müller M, Pagallies F, et al. A multiantigenic Orf virus-based vaccine efficiently protects hamsters and nonhuman primates against SARS-CoV-2. NPJ Vaccines. 2024;9(1):191. https://doi.org/10.1038/s41541-024-00981-2

32. Alhashimi M, Sayedahmed EE, Elkashif A, et al. A multi-antigen-based SARS-CoV-2 vaccine provides higher immune responses and protection against SARS-CoV-2 variants. NPJ Vaccines. 2025;10(1):159. https://doi.org/10.1038/s41541-025-01198-7

33. Borgoyakova MB, Karpenko LI, Rudometov AP, et al. Immunogenic properties of the DNA construct encoding the receptor-binding domain of the SARS-CoV-2 spike protein. Mol Biol. 2021;55(6):889–98. https://doi.org/10.1134/s0026893321050046

34. Borgoyakova MB, Karpenko LI, Rudometov AP, et al. Artificial COVID-19 T-Cell immunogen. Bull Exp Biol Med. 2023;175(6):804–9. https://doi.org/10.1007/s10517-023-05951-7

35. Yakovlev VA, Litvinova VR, Rudometova NB, et al. Immunogenic and protective properties of mRNA vaccine encoding hemagglutinin of Avian influenza A/H5N8 virus, delivered by lipid nanoparticles and needle-free jet injection. Vaccines (Basel). 2025;13(8):883. https://doi.org/10.3390/vaccines13080883

36. Kisakov DN, Karpenko LI, Kisakova LA, et al. Jet injection of naked mRNA encoding the RBD of the SARS-CoV-2 spike protein induces a high level of a specific immune response in mice. Vaccines (Basel). 2025;13(1):65. https://doi.org/10.3390/vaccines13010065

37. Borgoyakova MB, Karpenko LI, Rudometov AP, et al. Self-assembled particles combining SARS-CoV-2 RBD protein and RBD DNA vaccine induce synergistic enhancement of the humoral response in mice. Int J Mol Sci. 2022;23(4):2188. https://doi.org/10.3390/ijms23042188

38. Andersson HA, Barry MA. Maximizing antigen targeting to the proteasome for gene-based vaccines. Mol Ther. 2004; 10(3):432–46. https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2004.05.035

39. Vega Rojas LJ, Ruíz-Manzano RA, Velasco-Elizondo MA, et al. An evaluation of the cellular and humoral response of a multi-epitope vaccine candidate against COVID-19 with different alum adjuvants. Pathogens. 2024;13(12):1081. https://doi.org/10.3390/pathogens13121081

40. Di Y, Zhang C, Ren Z, et al. The self-assembled nanoparticle-based multi-epitope influenza mRNA vaccine elicits protective immunity against H1N1 and B influenza viruses in mice. Front Immunol. 2024;15:1483720. https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1483720

41. Prakash S, Dhanushkodi NR, Zayou L, et al. Cross-protection induced by highly conserved human B, CD4+, and CD8+ T-cell epitopes-based vaccine against severe infection, disease, and death caused by multiple SARS-CoV-2 variants of concern. Front Immunol. 2024;15:1328905. https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1328905

42. Chanda C, Kibengo F, Mutua M, et al. Safety and broad immunogenicity of HIVconsvX conserved mosaic candidate T-cell vaccines vectored by ChAdOx1 and MVA in HIV-CORE 006: A double-blind, randomised, placebo-controlled phase 1 trial in healthy adults living without HIV-1 in Eastern and Southern Africa. Lancet Microbe. 2025;6(6):101041. https://doi.org/10.1016/j.lanmic.2024.101041

43. Ibragimova AA, Fedorov AA, Kirilenko KМ, et al. mRNA-based personalized cancer vaccines: Opportunities, challenges and outcomes. Acta Naturae. 2025;17(4):17–37. https://doi.org/10.32607/actanaturae.27707

44. Borgoyakova MB, Rudometov AP, Starostina EV, et al. Immunogenicity of DNA vaccines against COVID-19 that encode B- and T-Cell immunogens after combined injection. Bull Exp Biol Med. 2025;179(2):217–22. https://doi.org/10.1007/s10517-025-06461-4

45. Боргоякова МБ, Рудометов АП, Старостина ЕВ. Комбинированная ДНК-белковая вакцина, содержащая полиэпитопный Т-клеточный иммуноген и рецептор-связывающий домен белка S вируса SARS-CoV-2. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2025;102(5):571–82. https://doi.org/10.36233/0372-9311-691

46. Hassett KJ, Higgins J, Woods A, et al. Impact of lipid nanoparticle size on mRNA vaccine immunogenicity. J Control Release. 2021;335:237–46. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2021.05.021

47. Roces CB, Lou G, Jain N, et al. Manufacturing considerations for the development of lipid nanoparticles using microfluidics. Pharmaceutics. 2020;12(11):1095. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12111095

48. Tamming L, Lansdell C, Zhang W, et al. Durability of DNA-LNP and mRNA-LNP vaccine-induced immunity against SARS-CoV-2 XBB.1.5. NPJ Vaccines. 2026;11:115. https://doi.org/10.1038/s41541-026-01382-3

49. Andrade VM, Maricic I, Kalia R, et al. Delineation of DNA and mRNA COVID-19 vaccine-induced immune responses in preclinical animal models. Hum Vaccin Immunother. 2023;19(3):2281733. https://doi.org/10.1080/21645515.2023.2281733

50. Igyártó BZ, Qin Z. The mRNA-LNP vaccines — The good, the bad and the ugly? Front Immunol. 2024;15:1336906. https://doi.org/10.3389/fimmu.2024.1336906

51. Ndeupen S, Qin Z, Jacobsen S, et al. The mRNA-LNP platform’s lipid nanoparticle component used in preclinical vaccine studies is highly inflammatory. iScience. 2021;24(12):103479. https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.103479