sibmedСибирский научный медицинский журналСибирский научный медицинский журнал2410-25122410-2520ИЦиГ СО РАН10.18699/SSMJ20250107sibmed-1955Research ArticleМЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИBIOMEDICINEПротивовирусные свойства композиционных препаратов двуспиральных РНК и интерферона альфа-2b человекаAntiviral properties of composition drugs based on double-stranded RNA and human interferon alpha-2bhttps://orcid.org/0000-0002-7441-333XГамалейС. Г.GamaleyS. G.

Светлана Георгиевна Гамалей

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Svetlana G. Gamaley

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

gamaley_sg@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7096-5754СкарновичМ. О.SkarnovichM. О.

Максим Олегович Скарнович

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Maxim O. Skarnovich

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

skarnovich@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8164-4091МазурковО. Ю.МazurkovО. Yu.

Олег Юрьевич Мазурков, к. б. н.

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Oleg Yu. Мazurkov, candidate of biological sciences

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

mazurkov_oyu@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8264-0217ШишкинаЛ. Н.ShishkinaL. N.

Лариса Николаевна Шишкина, д. м. н.

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Larisa N. Shishkina, doctor of medical sciences

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

shish@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0009-0004-4134-2303БашкинаЕ. С.BashkinaE. S.

Елена Сергеевна Башкина

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Elena S. Bashkina

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

bashkina_es@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5059-2778УсоваС. В.UsovaS. V.

Светлана Владимировна Усова, к. м. н.

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Svetlana V. Usova, candidate of medical sciences

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

usova_sv@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4243-3600ИвановаО. С.IvanovaO. S.

Ольга Сергеевна Иванова, к. б. н.

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Olga S. Ivanova, candidate of biological sciences

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

ivanova_os@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6749-5074ЛевагинаГ. М.LevaginaG. M.

Галина Михайловна Левагина, к. б. н.

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Galina M. Levagina, candidate of biological sciences

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

levagina_gm@vector.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5026-1602ДаниленкоЕ. Д.DanilenkoE. D.

Елена Дмитриевна Даниленко, к. б. н.

630559; Новосибирская область, р. п. Кольцово

Elena D. Danilenko, candidate of biological sciences

630559; Novosibirsk region; Koltsovo

danilenko_ed@vector.nsc.ruГосударственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» РоспотребнадзораРоссияState Research Center of Virology and Biotechnology “Vector” of RospotrebnadzorRussian Federation2025260220254516776Copyright © Гамалей С.Г., Скарнович М.О., Мазурков О.Ю., Шишкина Л.Н., Башкина Е.С., Усова С.В., Иванова О.С., Левагина Г.М., Даниленко Е.Д., 20252025Гамалей С.Г., Скарнович М.О., Мазурков О.Ю., Шишкина Л.Н., Башкина Е.С., Усова С.В., Иванова О.С., Левагина Г.М., Даниленко Е.Д.Gamaley S.G., Skarnovich M.О., Мazurkov О.Y., Shishkina L.N., Bashkina E.S., Usova S.V., Ivanova O.S., Levagina G.M., Danilenko E.D.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/1955

   Целью данной работы являлось получение и исследование противовирусных свойств лекарственного препарата для интраназального применения, содержащего дрожжевую двуспиральную РНК (дсРНК) и рекомбинантный интерферон альфа-2b (ИФН-α2b) человека в средстве доставки (молекулярной конструкции).

   Материал и методы

   Материал и методы. Препараты молекулярных конструкций, несущих ИФН-α2b и дсРНК, получали по оригинальной методике. В исследовании использовали образцы интраназальных лекарственных форм трех составов, содержащих в одной дозе 50 мкг дсРНК и 10, 50 или 100 МЕ ИФН-α2b. Противовирусную активность композиционных препаратов in vitro определяли в культурах клеток L929 и L-68 по подавлению цитопатического действия вируса энцефаломиокардита мышей (EMCV), штамм «Колумбия». Защитные свойства препаратов in vivo исследовали на самцах белых аутбредных мышей ICR, инфицированных интраназально 10 полулетальными дозами вируса гриппа А/Aichi/2/68 (H3N2). По показателям гибели и средней продолжительности жизни животных рассчитывали коэффициент защиты.

   Результаты и их обсуждение. Все композиционные препараты обладали способностью ингибировать деструктивное действие тест-вируса и повышать число жизнеспособных клеток в культурах L929 и L-68, при этом защитный эффект усиливался при увеличении дозы ИФН-α2b в составе препарата. Наибольшей активностью обладал препарат, содержащий 50 мкг дсРНК и 100 МЕ ИФН-α2b на дозу. Композиционный препарат того же состава при трехкратном интраназальном введении мышам по лечебно-профилактической схеме в дозе (2,5 мг дсРНК и 5000 МЕ ИФН-α2b)/кг защищал от гибели 50 % животных, чего не наблюдалось после введения одной дсРНК. ИФН-α2b в дозе, эквивалентной его содержанию в композиционном препарате, обладал аналогичным, но менее выраженным действием.

   Заключение

   Заключение. Результаты экспериментального исследования, проведенного in vitro и in vivo, подтверждают тот факт, что объединение ИФН и его индуктора усиливает противовирусный эффект композиционного препарата по сравнению с эффектом его компонентов. Полученные данные свидетельствуют о перспективности создания интраназальной формы лекарственных препаратов с использованием ИФН и дсРНК в составе средства доставки.

   The aim of this work was to obtain and study antiviral properties of a drug for intranasal use containing yeast double-stranded RNA (dsRNA) and recombinant human interferon alpha-2b (IFN-α2b) incorporated into a delivery system (molecular construct).

   Material and methods

   Material and methods. Molecular constructs carrying IFN-α2b and dsRNA were obtained by our original method. For present study, the samples of intranasal dosage forms of three formulations were chosen: 50 µg of dsRNA and 10, 50 or 100 IU of IFN-α2b per one dose. The in vitro antiviral activity of the composition preparations was determined by inhibition of cytopathic effect (CPE) of murine encephalomyocarditis virus (EMCV), Columbia strain, in mouse L929 and L-68 cell cultures. The in vivo protective properties of the preparations were studied in white outbred ICR male mice intranasally infected with 10 lethal dose, 50 %, of influenza virus strain A/Aichi/2/68 (H3N2). The protection coefficient was calculated by average life expectancy and death of animals.

   Results and discussion. All the composition preparations used in this study demonstrated the ability to inhibit the destructive effect of the test virus and increase the number of viable cells in L929 and L-68 cultures. The enhancement of the protective effect was observed with increasing IFN-α2b content in the drug formulation. The greatest antiviral activity was shown for the preparation containing 50 µg of dsRNA and 100 IU of IFN-α2b per dose. A composition preparation of the same formulation, administered intranasally three times at a dose of (2.5 mg dsRNA and 5000 IU IFN-α2b)/kg according to the therapeutic and prophylactic regimen, protected 50 % of animals from death, which was not observed in a group administered with dsRNA alone. IFN-α2b used at a dose equivalent to its content in the composition preparation had a similar but less pronounced effect.

   Conclusions

   Conclusions. The results of the in vitro and in vivo experiments have confirmed the fact that combining interferon and its inducer enhances the antiviral effect of the composition drug compared to that of its components used separately. The data obtained testify to the prospects for the development of intranasal forms of antiviral drugs using a combination of interferon and dsRNA incorporated in a delivery system.

двуспиральные РНКинтерферон альфа-2b человекамолекулярная конструкциякультура клетоквирус гриппапротивовирусная активностьdouble-stranded RNAshuman interferon alpha-2bmolecular constructcell cultureinfluenza virusantiviral activityРабота выполнена в рамках государственного задания ФБУН Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» Роспотребнадзора, тема ГЗ-38/21The study was conducted with the financial support of the State Assignment of the State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector” of Rospotrebnadzor, GZ-38/21ReferencesЗарубаев В.В., Гаршинина А.В., Слита А.В., Белявская С.В., Лавреньева И.Н. Противовирусная активность Кагоцела на модели экспериментальной летальной гриппозной инфекции. Антибиотики и химиотерапия. 2020;65(1-2):15–20. doi: 10.37489/0235-2990-2020-65-1-2-15-20Zarubaev V.V., Garshinina A.V., Slita A.V., Belyavskaya S.V., Lavrentieva I.N. Antiviral activity of Kagocel® on the model of experimental lethal influenza infection. Antibiotiki i khimioterapiya = Antibiotics and Chemotherapy. 2020;65(1-2):15–20. [In Russian]. doi: 10.37489/0235-2990-2020-65-1-2-15-20Khanna M., Kumar P., Choudhary K., Kumar B., Vijayan V.K. Emerging influenza virus: a global threat. J. Biosci. 2008;33(4):475–482. doi: 10.1007/s12038-008-0066-zKhanna M., Kumar P., Choudhary K., Kumar B., Vijayan V.K. Emerging influenza virus: a global threat. J. Biosci. 2008;33(4):475–482. doi: 10.1007/s12038-008-0066-zОмельченко Н.Д., Иванова И.А., Беспалова И.А., Филиппенко А.В. Иммуномодуляторы и специфическая профилактики инфекционных заболеваний. Пробл. особо опас. инфекций. 2017;(3):21–26. doi: 10.21055/0370-1069-2017-3-21-26Omel’chenko N.D., Ivanova I.A., Bespalova I.A., Filippenko A.V. Immunomodulators and specific prophylaxis of infectious diseases. Problemy osobo opasnykh infektsiy = Problems of Particularly Dangerous Infections. 2017;(3):21–26. [In Russian]. doi: 10.21055/0370-1069-2017-3-21-26Kossyvakis A., Mentis A.A., Tryfinopoulou K., Pogka V., Kalliaropoulos A., Antalis E., Lytras T., Meijer A., Tsiodras S., Karaktisos P., Mentis A.F. Antiviral susceptibility profile of influenza A viruses: keep an eye on immunocompromised patients under prolonged treatment. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2017;36(2):361–371. doi: 10.1007/s10096-016-2809-3Kossyvakis A., Mentis A.A., Tryfinopoulou K., Pogka V., Kalliaropoulos A., Antalis E., Lytras T., Meijer A., Tsiodras S., Karaktisos P., Mentis A.F. Antiviral susceptibility profile of influenza A viruses: keep an eye on immunocompromised patients under prolonged treatment. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis. 2017;36(2):361–371. doi: 10.1007/s10096-016-2809-3Даниленко Е.Д., Белкина А.О., Сысоева Г.М. Создание лекарственных препаратов на основе высокополимерных двуспиральных РНК для противовирусной и противоопухолевой терапии. Биомед. химия. 2019;65(4):277–293. doi: 10.18097/PBMC20196504277Danilenko E.D., Belkina A.O., Sysoeva G.M. Development of drugs based on high-polymeric double-stranded RNA for antiviral and antitumor therapy. Biochemistry (Moscow), Suppl. Ser. B. 2019;13(4):308–323. doi: 10.1134/S1990750819040036Semple S.L., Au S.K.W., Jacob R.A., Mossman K.L., DeWitte-Orr S.J. Discovery and use of long dsRNA mediated RNA interference to stimulate antiviral protection in interferon competent mammalian cells. Front. Immunol. 2022;(13):859749. doi: 10.3389/fimmu.2022.859749Semple S.L., Au S.K.W., Jacob R.A., Mossman K.L., DeWitte-Orr S.J. Discovery and use of long dsRNA mediated RNA interference to stimulate antiviral protection in interferon competent mammalian cells. Front. Immunol. 2022;(13):859749. doi: 10.3389/fimmu.2022.859749Ершов Ф.И., Наровлянский А.Н. Использование индукторов интерферона при вирусных инфекциях. Вопр. вирусол. 2015;60(2):5–10.Ershov F.I., Narovlyansky A.N. Usage of interferon inducers during viral infections. Voprosy virusologii = Problems of Virology. 2015;60(2):5–10. [In Russian].Полосков В.В., Ершов Ф.И. Активаторы синтеза интерферонов (обзор). Разработ. и регистрац. лекарств. средств. 2017;(1):188–192.Poloskov V.V., Ershov F.I. Activation of synthesis of endogenous interferon (Review). Razrabotka i registratsiya lekarstvennykh sredstv = Drug Development and Registration. 2017;(1):188–192. [In Russian].Wong J.P., Nagata L.P., Christopher M.E., Salazar A.M., Dale R.M. Prophylaxis of acute respiratory virus infections using nucleic acid-based drugs. Vaccine. 2005;23(17-18):2266–2268. doi: 10.1016/j.vaccine.2005.01.037Wong J.P., Nagata L.P., Christopher M.E., Salazar A.M., Dale R.M. Prophylaxis of acute respiratory virus infections using nucleic acid-based drugs. Vaccine. 2005;23(17-18):2266–2268. doi: 10.1016/j.vaccine.2005.01.037de Clercq E. Interferon and its inducers – a never-ending story: “old” and “new” data in a new perspective. J. Infect. Dis. 2006;194(Suppl 1);19–26. doi: 10.1086/505351de Clercq E. Interferon and its inducers – a never-ending story: “old” and “new” data in a new perspective. J. Infect. Dis. 2006;194(Suppl 1);19–26. doi: 10.1086/505351Pierson T.C., Diamond М.S. The continued emerging threat of flaviviruses. Nat. Microbiol. 2020;5(6):796–812. doi: 10.1038/s41564-020-0714-0Pierson T.C., Diamond М.S. The continued emerging threat of flaviviruses. Nat. Microbiol. 2020;5(6):796–812. doi: 10.1038/s41564-020-0714-0Мясников А.Л., Бернс С.А., Талызин П.А., Ершов Ф.И. Интерферон гамма в терапии пациентов с COVID-19 среднетяжелого течения. Вопр. вирусол. 2021;66(1):47–54. doi: 10.36233/0507-4088-24Myasnikov A.L., Berns S.A., Talyzin P.A., Ershov F.I. Interferon gamma in the treatment of patients with moderate COVID-19. Voprosy virusologii = Problems of Virology. 2021;66(1):47–54. [In Russian]. doi: 10.36233/0507-4088-24Pantelic L., Sivakumaran H., Urosevic N. Differential induction of antiviral effects against West Nile virus in primary mouse macrophages derived from flavivirus-susceptible and congenic resistant mice by alpha/beta interferon and poly(I-C). J. Virol. 2005;79(3):1753–1764. doi: 10.1128/JVI.79.3.1753-1764.2005Pantelic L., Sivakumaran H., Urosevic N. Differential induction of antiviral effects against West Nile virus in primary mouse macrophages derived from flavivirus-susceptible and congenic resistant mice by alpha/beta interferon and poly(I-C). J. Virol. 2005;79(3):1753–1764. doi: 10.1128/JVI.79.3.1753-1764.2005Morrey J.D., Day C.W., Julander J.G., Blatt L.M., Smee D.F., Sidwell R.W. Effect of interferon-alpha and interferon-inducers on West Nile virus in mouse and hamster animal models. Antivir. Chem. Chemother. 2004;15(2):101–109. doi: 10.1177/095632020401500202Morrey J.D., Day C.W., Julander J.G., Blatt L.M., Smee D.F., Sidwell R.W. Effect of interferon-alpha and interferon-inducers on West Nile virus in mouse and hamster animal models. Antivir. Chem. Chemother. 2004;15(2):101–109. doi: 10.1177/095632020401500202Farma J.M., Puhlmann M., Soriano P.A., Cox D., Paciotti G.F., Tamarkin L., Alexander H.R. Direct evidence for rapid and selective induction of tumor neovascular permeability by tumor necrosis factor and a novel derivative, colloidal gold bound tumor necrosis factor. Int. J. Cancer. 2007;120(11):2474–2480. doi: 10.1002/ijc.22270Farma J.M., Puhlmann M., Soriano P.A., Cox D., Paciotti G.F., Tamarkin L., Alexander H.R. Direct evidence for rapid and selective induction of tumor neovascular permeability by tumor necrosis factor and a novel derivative, colloidal gold bound tumor necrosis factor. Int. J. Cancer. 2007;120(11):2474–2480. doi: 10.1002/ijc.22270Messerschmidt S.K., Musyanovych A., Altvater M., Scheurich P., Pfizenmaier K., Landfester K., Kontermann R.E. Targeted lipid-coated nanoparticles: delivery of tumor necrosis factor-functionalized particles to tumor cells. J. Control. Release. 2009;137(1):69–77. doi: 10.1016/j.jconrel.2009.03.010Messerschmidt S.K., Musyanovych A., Altvater M., Scheurich P., Pfizenmaier K., Landfester K., Kontermann R.E. Targeted lipid-coated nanoparticles: delivery of tumor necrosis factor-functionalized particles to tumor cells. J. Control. Release. 2009;137(1):69–77. doi: 10.1016/j.jconrel.2009.03.010Johnson M.B., Chandler M., Afonin K.A. Nucleic acid nanoparticles (NANPs) as molecular tools to direct desirable and avoid undesirable immunological effects. Adv. Drug Deliv. Rev. 2021;(173):427–438. doi: 10.1016/j.addr.2021.04.011Johnson M.B., Chandler M., Afonin K.A. Nucleic acid nanoparticles (NANPs) as molecular tools to direct desirable and avoid undesirable immunological effects. Adv. Drug Deliv. Rev. 2021;(173):427–438. doi: 10.1016/j.addr.2021.04.011Масычева В.И., Лебедев Л.Р., Даниленко Е.Д., Сысоева Г.М., Гамалей С.Г. Противоопухолевое средство на основе наночастиц, несущих рекомбинантный фактор некроза опухоли альфа человека. Пат. 2386447 РФ; опубл. 20. 04. 2010.Masycheva V.I., Lebedev L.R., Danilenko E.D., Sysoeva G.M., Gamaley S.G. Anticancer drug based on nanoparticles bearing recombinant human tumour necrosis factor alpha. Patent 2386447 RF; published 20. 04. 2010. [In Russian].ОФС.1.7.2.0002.15 Биологические методы испытания препаратов интерферона с использованием культур клеток. Государственная фармакопея Российской Федерации, XIV издание, 2018, 2, 2740‒2749. Режим доступа: https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-7-2-0002-15-biologicheskie-metody-ispytaniya-preparatov-interferona-s-ispolzovaniem-kultur-kletok/OFS.1.7.2.0002.15. Cell-Culture Bioassays for Interferon Products. State Pharmacopoeia of the Russian Federation, XIV edition, 2018, 2, 2740–2749. Available at: https://pharmacopoeia.ru/ofs-1-7-2-0002-15-biologicheskie-metody-ispytaniya-preparatov-interferona-s-ispolzovaniem-kultur-kletok/ [In Russian].Гамалей С.Г., Скарнович М.О., Макаревич Е.В., Мазурков О.Ю., Шишкина Л.Н., Иванова О.С., Левагина Г.М., Даниленко Е.Д. Противовирусная активность композиционного препарата дрожжевой двуспиральной РНК и интерферона альфа на модели экспериментальной гриппозной инфекции мышей. Антибиотики и химиотерапия. 2023;68(7–8):27–33. doi: 10.10.37489/0235-2990-2023-68-7-8-27-33Gamaley S.G., Skarnovich M.O., Makarevich E.V., Mazurkov O.Yu., Shishkina L.N., Ivanova O.S., Levagina G.M., Danilenko E.D. Antiviral activity of double-stranded ribonucleic acid and interferon alpha composition in the model of experimental influenza infection of mice. Antibiotiki i khimioterapiya = Antibiotics and Chemotherapy. 2023;68(7–8):27–33. [In Russian]. doi: 10.10.37489/0235-2990-2023-68-7-8-27-33Иванова О.С., Левагина Г.М., Башкина Е.С., Усова С.В., Телегина Ю.В., Гамалей С.Г., Ломзов А.А., Даниленко Е.Д. Лекарственные средства для интраназального применения на основе интерферонов и их индуктора: получение и исследование свойств. Биофармац. ж. 2023;15(4): 14–20. doi: 10.30906/2073-8099-2023-15-4-14-20Ivanova O.S., Levagina G.M., Bashkina E.S., Usova S.V., Telegina Yu.V., Gamaley S.G., Lomzov A.A., Danilenko E.D. Drugs for intranasal use based on interferons and their inductor: obtaining and investigation of properties. Biofarmatsevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biopharmaceuticals. 2023;15(4):32–44. [In Russian]. doi: 10.30906/2073-8099-2023-15-4-14-20Silverman R.H. Viral encounters with 2’,5’-oligoadenylate synthetase and RNase L during the interferon antiviral response. J. Virol. 2007;81(23):12720–12729. doi: 10.1128/JVI.01471-07Silverman R.H. Viral encounters with 2’,5’-oligoadenylate synthetase and RNase L during the interferon antiviral response. J. Virol. 2007;81(23):12720–12729. doi: 10.1128/JVI.01471-07García M.A., Gil J., Ventoso I., Guerra S., Domingo E., Rivas C., Esteban M. Impact of protein kinase PKR in cell biology: from antiviral to antiproliferative action. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2006;70(4):1032–1060. doi: 10.1128/MMBR.00027-06García M.A., Gil J., Ventoso I., Guerra S., Domingo E., Rivas C., Esteban M. Impact of protein kinase PKR in cell biology: from antiviral to antiproliferative action. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2006;70(4):1032–1060. doi: 10.1128/MMBR.00027-06Zhang P., Samuel C.E. Protein kinase PKR Plays a stimulus- and virus-dependent role in apoptotic death and virus multiplication in human cells. J. Virol. 2007;81(15):8192–8200. doi: 10.1128/JVI.00426-07Zhang P., Samuel C.E. Protein kinase PKR Plays a stimulus- and virus-dependent role in apoptotic death and virus multiplication in human cells. J. Virol. 2007;81(15):8192–8200. doi: 10.1128/JVI.00426-07Cole J.L. Activation of PKR: An open and shut case? Trends Biochem. Sci. 2007;32(2):57–62. doi: 10.1016/j.tibs.2006.12.003Cole J.L. Activation of PKR: An open and shut case? Trends Biochem. Sci. 2007;32(2):57–62. doi: 10.1016/j.tibs.2006.12.003Calderon B.M., Conn G.L. A human cellular noncoding RNA activates the antiviral protein 2’-5’-oligoadenylate synthetase 1. J. Biol. Chem. 2018;293(41):16115–16124. doi: 10.1074/jbc.RA118.004747Calderon B.M., Conn G.L. A human cellular noncoding RNA activates the antiviral protein 2’-5’-oligoadenylate synthetase 1. J. Biol. Chem. 2018;293(41):16115–16124. doi: 10.1074/jbc.RA118.004747

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