sibmedСибирский научный медицинский журналСибирский научный медицинский журнал2410-25122410-2520ИЦиГ СО РАН10.18699/SSMJ20230616sibmed-1318Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИBIOMEDICINEИсследование фунгицидного действия химерной формы интерферона альфа-2б в отношении грибов-патогенов растений и животныхStudy of the fungicidal effect of the chimeric form of interferon alpha-2b in relation to fungi-pathogens of plants and animalshttps://orcid.org/0000-0003-4564-6780МасленниковаВ. С.MaslennikovaV. S.

Масленникова Владислава Сергеевна

630117, Новосибирск, ул. Тимакова, 2; 630039, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160

Vladislavа S. Maslennikova

630117, Novosibirsk, Timakova st., 2; 630039, Novosibirsk, Dobrolyubova st., 160

vladislava.maslennikova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6740-8241МирошниченкоС. М.MiroshnichenkoC. M.

Мирошниченко Светлана Михайловна

630117, Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Svetlana M. Miroshnichenko

630117, Novosibirsk, Timakova st., 2

svmiro@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1757-8303ШелиховаЕ. В.ShelikhovaE. V.

Шелихова Евгения Владиславовна

630117, Новосибирск, ул. Тимакова, 2; 630039, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160

Evgeniya V. Shelikhova

630117, Novosibirsk, Timakova st., 2; 630039, Novosibirsk, Dobrolyubova st., 160

shelikhova.ev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0569-6532ТабанюховК. А.TabanyukhovK. A.

Табанюхов Кирилл Александрович

630117, Новосибирск, ул. Тимакова, 2; 630039, Новосибирск, ул. Добролюбова, 160

Kirill A. Tabanyukhov

630117, Novosibirsk, Timakova st., 2; 630039, Novosibirsk, Dobrolyubova st., 160

tabanyuhov93@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9470-4153ДеулинИ. Ю.DeulinI. Yu.

Деулин Илья Юрьевич

630117, Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Ilya Yu. Deulin

630117, Novosibirsk, Timakova st., 2

diy@frcftm.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7808-9274ПыхтинаМ. Б.PykhtinaM. B.

Пыхтина Мария Борисовна - к.б.н.

630117, Новосибирск, ул. Тимакова, 2

Mariya B. Pykhtina - candidate of biological sciences.

630117, Novosibirsk, Timakova st., 2

pykhtina_maria@mail.ruФИЦ фундаментальной и трансляционной медицины; Новосибирский государственный аграрный университетРоссияFederal Research Center of Fundamental and Translational Medicine; Novosibirsk State Agrarian UniversityRussian FederationФИЦ фундаментальной и трансляционной медициныРоссияFederal Research Center of Fundamental and Translational MedicineRussian Federation202311012024436130137Copyright © Масленникова В.С., Мирошниченко С.М., Шелихова Е.В., Табанюхов К.А., Деулин И.Ю., Пыхтина М.Б., 20242024Масленникова В.С., Мирошниченко С.М., Шелихова Е.В., Табанюхов К.А., Деулин И.Ю., Пыхтина М.Б.Maslennikova V.S., Miroshnichenko C.M., Shelikhova E.V., Tabanyukhov K.A., Deulin I.Y., Pykhtina M.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sibmed.elpub.ru/jour/article/view/1318

Цель настоящего исследования – оценить фунгицидное действие химерной формы рекомбинантного интерферона альфа-2б, слитого с аполипопротеином А-I человека, полученного биосинтезом в дрожжах Pichia рastoris, в отношении значимых грибных патогенов – возбудителей заболеваний человека и растений.

Материал и методы

Материал и методы. Оценку фунгицидной активности химерного цитокина проводили с использованием метода агаровых блоков против грибных патогенов: Alternaria alternata, Fusarium oxysporum, Aspergillus spp. и Penicillum spp. Фунгицидное действие оценивали визуально и микроскопированием участка тела гриба, окрашенного метиленовым синим, всхожесть спор грибов – методом пересева, цитотоксичность препаратов интерферонов – на культуре клеток Vero.

Результаты и их обсуждение. Исследуемые рекомбинантные интерфероны подавляют рост и размножение грибов-патогенов. Наибольшим эффектом обладает химерный интерферон в отношении патогенных грибов A. alternate, Penicillum в концентрации 15 нг/мл, ингибирование спорообразования грибов F. oxysporum и Aspergillus до 87 % достигается при концентрации 150 нг/мл. Цитотоксичность химерного цитокина составляет 5,8 мкг/мл, что значительно больше токсичных концентраций для грибов.

Заключение

Заключение. Новый химерный интерферон альфа-2б может быть использован в качестве иммунотерапевтического средства, обладающего фунгицидной активностью.

The purpose of this study is to evaluate the fungicidal effect of a chimeric form of recombinant interferon alpha-2b, fused with human apolipoprotein A-I, obtained by biosynthesis in the yeast Pichia рastoris, against significant fungal pathogens – pathogens of human and plant diseases.

Material and methods

Material and methods. The fungicidal activity of the chimeric cytokine was assessed using the agar block method against fungal pathogens: Alternaria alternata, Fusarium oxysporum, Aspergillus spp. and Penicillum spp. The fungicidal effect was assessed visually and by microscopy of a section of the fungal body stained with methylene blue, the germination of fungal spores – by subculture, the cytotoxicity of interferon preparations – on Vero cell culture.

Results and discussion

Results and discussion. The studied recombinant interferons suppress the growth and reproduction of pathogenic fungi. Chimeric IFN has the greatest effect against pathogenic fungi A. alternate, Penicillum at a concentration of 15 ng/ml; inhibition of sporulation of fungi F. oxysporum and Aspergillus up to 87 % is achieved at a concentration of 150 ng/ml. The cytotoxicity of the new chimeric cytokine is 5,8 μg/ml, which is significantly more than toxic concentrations for fungi.

Conclusions

Conclusions. The chimeric form of interferon alpha-2b can be used as an immunotherapeutic agent with fungicidal activity.

рекомбинантный интерферонаполипопротеин А-Iпатогенные грибыфунгицидное действиецитотоксичностьrecombinant interferonapolipoprotein A-Ipathogenic fungifungicidal effectcytotoxicityReferencesBongomin F., Gago S., Oladele R.O., Denning D.W. Global and multi-national prevalence of fungal diseases-estimate precision. J. Fungi (Basel). 2017;3(4):57. doi: 10.3390/jof3040057Bongomin F., Gago S., Oladele R.O., Denning D.W. Global and multi-national prevalence of fungal diseases-estimate precision. J. Fungi (Basel). 2017;3(4):57. doi: 10.3390/jof3040057Celakovská J., Josef B., Ettler K., Vaneckova J., Ettlerova K., Jan K. Sensitization to fungi in atopic dermatitis patients 14 year and older – Association with other atopic diseases and parameters. Indian J. Dermatol. 2018;63(5):391–398. doi: 10.4103/ijd.IJD_493_17Celakovská J., Josef B., Ettler K., Vaneckova J., Ettlerova K., Jan K. Sensitization to fungi in atopic dermatitis patients 14 year and older – Association with other atopic diseases and parameters. Indian J. Dermatol. 2018;63(5):391–398. doi: 10.4103/ijd.IJD_493_17Limon J.J., Skalski J.H., Underhill D.M. Commensal fungi in health and disease. Cell Host Microbe. 2018;22(2):156–165. doi: 10.1016/j.chom.2017.07.002Limon J.J., Skalski J.H., Underhill D.M. Commensal fungi in health and disease. Cell Host Microbe. 2018;22(2):156–165. doi: 10.1016/j.chom.2017.07.002Chabi M.L., Goracci A., Roche N., Paugam A., Lupo A., Revel M.P. Pulmonary aspergillosis. Diagn. Interv. Imaging. 2015;96(5):435–442. doi: 10.1016/j.diii.2015.01.005Chabi M.L., Goracci A., Roche N., Paugam A., Lupo A., Revel M.P. Pulmonary aspergillosis. Diagn. Interv. Imaging. 2015;96(5):435–442. doi: 10.1016/j.diii.2015.01.005Abel-Fernández E., Martínez M.J., Galán T., Pineda F. Going over fungal allergy: alternaria alternata and its allergens. J. Fungi (Basel). 2023;9(5):582. doi: 10.3390/jof9050582Abel-Fernández E., Martínez M.J., Galán T., Pineda F. Going over fungal allergy: alternaria alternata and its allergens. J. Fungi (Basel). 2023;9(5):582. doi: 10.3390/jof9050582Nucci M., Anaissie Е. Cutaneous infection by Fusarium species in healthy and immunocompromised hosts: implications for diagnosis and management. Clin. Infect. Dis. 2002;35(8):909–920. doi: 10.1086/342328Nucci M., Anaissie Е. Cutaneous infection by Fusarium species in healthy and immunocompromised hosts: implications for diagnosis and management. Clin. Infect. Dis. 2002;35(8):909–920. doi: 10.1086/342328Roemer T., Krysan D.J. Antifungal drug development: challenges, unmet clinical needs, and new approaches. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2014;4(5):a019703. doi: 10.1101/cshperspect.a019703Roemer T., Krysan D.J. Antifungal drug development: challenges, unmet clinical needs, and new approaches. Cold Spring Harb. Perspect. Med. 2014;4(5):a019703. doi: 10.1101/cshperspect.a019703Sam Q.H., Yew W.S., Seneviratne C.J., Chang M.W., Chai L.Y.A. Immunomodulation as therapy for fungal infection: Are we closer? Front. Microbiol. 2018;9:1612. doi: 10.3389/fmicb.2018.01612Sam Q.H., Yew W.S., Seneviratne C.J., Chang M.W., Chai L.Y.A. Immunomodulation as therapy for fungal infection: Are we closer? Front. Microbiol. 2018;9:1612. doi: 10.3389/fmicb.2018.01612Assendorp E.L., Gresnigt M.S., Sprenkeler EG.G., Meis J.F., Dors N., van der Linden J.W.M., Henriet S.S.V. Adjunctive interferon-γ immunotherapy in a pediatric case of Aspergillus terreus infection. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect Dis. 2018;7(10):1915–1922. doi: 10.1007/s10096-018-3325-4Assendorp E.L., Gresnigt M.S., Sprenkeler EG.G., Meis J.F., Dors N., van der Linden J.W.M., Henriet S.S.V. Adjunctive interferon-γ immunotherapy in a pediatric case of Aspergillus terreus infection. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect Dis. 2018;7(10):1915–1922. doi: 10.1007/s10096-018-3325-4Dutta O., Espinosa V., Wang K., Avina S., Rivera A. Dectin-1 promotes type I and III interferon expression to support optimal antifungal immunity in the lung. Front. Cell Infect. Microbiol. 2020;10:321. doi: 10.3389/fcimb.2020.00321Dutta O., Espinosa V., Wang K., Avina S., Rivera A. Dectin-1 promotes type I and III interferon expression to support optimal antifungal immunity in the lung. Front. Cell Infect. Microbiol. 2020;10:321. doi: 10.3389/fcimb.2020.00321Li T., Liu Z., Zhang X., Chen X., Wang S. Therapeutic effectiveness of type I interferon in vulvovaginal candidiasis. Microb. Pathog. 2019;134:103562. doi: 10.1016/j.micpath.2019.103562Li T., Liu Z., Zhang X., Chen X., Wang S. Therapeutic effectiveness of type I interferon in vulvovaginal candidiasis. Microb. Pathog. 2019;134:103562. doi: 10.1016/j.micpath.2019.103562Масленникова В.С., Цветкова В.П., Бедарева Е.В., Калмыкова Г.В., Дубовский И.М. Ростостимулирующие, антиоксидантные и фунгицидные свойства эндофитных бактерий Bacillus thuringiensis на картофеле при заражении ризоктониозом. Достиж. науки и техн. АПК. 2022;36(7):49–55. doi: 10.53859/02352451_2022_36_7_49Maslennikova V.S., Tsvetkova V.P., Bedareva E.V., Kalmykova G.V., Dubovskii I.M. Growth-promoting, antioxidant, and fungicidal properties of endophytic bacteria Bacillus thuringiensis on potatoes infected with rhizoctonia root and stem rot. Dostizheniya nauki i tekhniki APK = Achievements of Science and Technology of AIC. 2022;36(7):49–55. [In Russian]. doi: 10.53859/02352451_2022_36_7_49Беклемишев А.Б., Пыхтина М.Б. Рекомбинантная плазмидная ДНК, кодирующая химерный интерферон alpha-2b, рекомбинантный штамм дрожжей P. pastoris X33 – продуцент химерного интерферона alpha-2b и способ получения указанного белка. Пат. 2764787 РФ; опубл. 21.01.2022.Beklemishev A.B., Pykhtina M.B. Recombinant plasmid DNA encoding chimeric interferon alpha2b, recombinant yeast strain P. pastoris X33 – producer of chimeric interferon alpha2b and a method for producing the specified protein. Patent 2764787 RF; published 01.21.2022. [In Russian]Smeekens S.P., Ng A., Kumar V., Johnson M.D., Plantinga T.S., van Diemen C., Arts P., Verwiel E.T.P., Gresnigt M.S., Fransen K., … Xavier R.J. Functional genomics identifies type I interferon pathway as central for host defense against Candida albicans. Nat. Commun. 2013;4:1342. doi: 10.1038/ncomms2343Smeekens S.P., Ng A., Kumar V., Johnson M.D., Plantinga T.S., van Diemen C., Arts P., Verwiel E.T.P., Gresnigt M.S., Fransen K., … Xavier R.J. Functional genomics identifies type I interferon pathway as central for host defense against Candida albicans. Nat. Commun. 2013;4:1342. doi: 10.1038/ncomms2343Wang X., Cunha C., Grau M.S., Robertson S.J., Lacerda J.F., Campos A.Jr, Lagrou K., Maertens J., Best S.M., Carvalho A., Obar J.J. MAVS expression in alveolar macrophages is essential for host resistance against Aspergillus fumigatus. J. Immunol. 2022;209(2):346–353. doi: 10.4049/jimmunol.2100759Wang X., Cunha C., Grau M.S., Robertson S.J., Lacerda J.F., Campos A.Jr, Lagrou K., Maertens J., Best S.M., Carvalho A., Obar J.J. MAVS expression in alveolar macrophages is essential for host resistance against Aspergillus fumigatus. J. Immunol. 2022;209(2):346–353. doi: 10.4049/jimmunol.2100759Liu J., Balasubramanian M.K. 1,3-beta-Glucan synthase: a useful target for antifungal drugs. Curr. Drug Targets. Infect. Disord. 2001;1(2):159–169. doi: 10.2174/1568005014606107Liu J., Balasubramanian M.K. 1,3-beta-Glucan synthase: a useful target for antifungal drugs. Curr. Drug Targets. Infect. Disord. 2001;1(2):159–169. doi: 10.2174/1568005014606107Marcel Y.L., Kiss R.S. Structure-function relationships of apolipoprotein A-I: a flexible protein with dynamic lipid associations. Curr. Opin. Lipidol. 2003;14(2):151–157. doi: 10.1097/00041433200304000-00006Marcel Y.L., Kiss R.S. Structure-function relationships of apolipoprotein A-I: a flexible protein with dynamic lipid associations. Curr. Opin. Lipidol. 2003;14(2):151–157. doi: 10.1097/00041433200304000-00006Kuai R., Li D., Chen Y.E., Schwendeman A. High-density lipoproteins: nature’s multifunctional nanoparticles. ACS Nano. 2016;10(3):3015–3041. doi: 10.1021/acsnano.5b07522Kuai R., Li D., Chen Y.E., Schwendeman A. High-density lipoproteins: nature’s multifunctional nanoparticles. ACS Nano. 2016;10(3):3015–3041. doi: 10.1021/acsnano.5b07522Guimarães L.L., Toledo M.S., Ferreira F.A., Straus A.H., Takahashi H.K. Structural diversity and biological significance of glycosphingolipids in pathogenic and opportunistic fungi. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2014;4:138. doi: 10.3389/fcimb.2014.00138Guimarães L.L., Toledo M.S., Ferreira F.A., Straus A.H., Takahashi H.K. Structural diversity and biological significance of glycosphingolipids in pathogenic and opportunistic fungi. Front. Cell. Infect. Microbiol. 2014;4:138. doi: 10.3389/fcimb.2014.00138Malinsky J., Opekarová M., Grossmann G., Tanner W. Membrane microdomains, rafts, and detergent-resistant membranes in plants and fungi. Annu. Rev. Plant Biol. 2013;64:501–529. doi: 10.1146/annurev-arplant-050312-120103Malinsky J., Opekarová M., Grossmann G., Tanner W. Membrane microdomains, rafts, and detergent-resistant membranes in plants and fungi. Annu. Rev. Plant Biol. 2013;64:501–529. doi: 10.1146/annurev-arplant-050312-120103Schnepf D., Staeheli P. License to kill: IFN-λ regulates antifungal activity of neutrophils. Sci. Immunol. 2017;2(17):eaap9614. doi: 10.1126/sciimmunol.aap9614Schnepf D., Staeheli P. License to kill: IFN-λ regulates antifungal activity of neutrophils. Sci. Immunol. 2017;2(17):eaap9614. doi: 10.1126/sciimmunol.aap9614Gil-Lamaignere C., Winn R.M., Simitsopoulou M., Maloukou A., Walsh T.J., Roilides E. Inteferon gamma and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor augment the antifungal activity of human polymorphonuclear leukocytes against Scedosporium spp.: comparison with Aspergillus spp. Med. Mycol. 2005;43(3):253–260. doi: 10.1080/13693780412331271072Gil-Lamaignere C., Winn R.M., Simitsopoulou M., Maloukou A., Walsh T.J., Roilides E. Inteferon gamma and granulocyte-macrophage colony-stimulating factor augment the antifungal activity of human polymorphonuclear leukocytes against Scedosporium spp.: comparison with Aspergillus spp. Med. Mycol. 2005;43(3):253–260. doi: 10.1080/13693780412331271072

The authors declare that there are no conflicts of interest present.