АНТИГЕННЫЕ СВОЙСТВА ИСКУССТВЕННОГО ПОЛИЭПИТОПНОГО ВИЧ-ИММУНОГЕНА

Создание иммуногена, способного обеспечить защиту от заражения и развития ВИЧ-инфекции, до сих пор является нерешенной и актуальной задачей. Поскольку для ВИЧ-1 характерна сильная генетическая изменчивость, эффективная вакцина должна обеспечивать защиту от множества различных штаммов вируса. Решением проблемы могло бы стать создание иммуногена, способного индуцировать ВИЧ-нейтрализующие антитела широкого спектра действия (bNAbs). В отличие от обычных антител, bNAbs реагируют с консервативными эпитопами, обеспечивая защитный иммунитет против подавляющего большинства штаммов ВИЧ. Целью исследования являлось конструирование и анализ антигенных свойств полиэпитопного ВИЧ-иммуногена, включающего в свой состав эпитопы, узнаваемые bNAbs. Материал и методы. В качестве молекулы-носителя использован созданный ранее белок TBI, на основе которого был получен его модифицированный вариант - nTBI. В его состав вошли эпитопы, узнаваемые bNAbs 10E8, 4E10, 2F5, а также линейный миметик конформационного эпитопа bNAb VRC01. Анализ антигенных свойств эпитопов в составе nTBI проводили с помощью иммуноблотинга. Для очистки nTBI использовали металл-хелатную хроматографию. Для оценки иммуногенных свойств nTBI проводили иммунизацию кроликов очищенным препаратом и определяли специфическую активность их сывороток с помощью ИФА. IgG из сывороток кроликов получали путем аффинной хроматографии на белке A. Вируснейтрализующую активность очищенных IgG определяли в реакции нейтрализации с использованием рекомбинантного вируса ВИЧ-1 92BR025. Результаты. Сконструирован иммуноген nTBI, содержащий эпитопы, узнаваемые bNAbs. Получен продуцент белка nTBI, обеспечивающий выход целевого белка до 30 % от суммы клеточных белков продуцента. Показано, что, находясь в контексте белка nTBI, линейные эпитопы сохраняют свои антигенные свойства. При иммунизации кроликов nTBI индуцирует образование антител, способных нейтрализовать рекомбинантный штамм ВИЧ-1 92BR025. Заключение. Показана принципиальная возможность использования искусственного белка TBI в качестве каркасной молекулы для экспонирования эпитопов, узнаваемых широко нейтрализующими антителами.

ВИЧ-1, полиэпитопные ВИЧ-иммуногены, эпитопы, нейтрализующие антитела широкого спектра действия

1. Burton D.R., Hangartner L. Broadly neutralizing antibodies to HIV and their role in vaccine design // Annu. Rev. Immunol. 2016. 34. 634-659.

2. Chikaev A.N., Bakulina A.Yu., Burdick R.C., Karpenko L.I., Pathak V.K., Ilyichev A.A. Selection of peptide mimics of HIV-1 epitope recognized by neutralizing antibody VRC01 // PLoS One. 2015. 10. (3). 1-13.

3. Eisinger R.W., Fauci A.S. Ending the HIV/AIDS Pandemic // Emerg. Infect. Dis. 2018. 24. (3). 413-416.

4. Eroshkin A.M., Karginova E.A., Gileva I.P., Lomakin A.S., Lebedev L.R., Kamyinina T.P., Pereboev A.V., Ignat’ev G.M. Design of four-helix bundle protein as a candidate for HIV vaccine // Protein Eng. 1995. 8. (2). 167-173.

5. Fauci A.S. An HIV vaccine is essential for ending the HIV/AIDS pandemic // JAMA. 2017. 318. 1535-1536.

6. González N., McKee K., Lynch R.M., Georgiev I.S., Jimenez L., Grau E., Yuste E., Kwong P.D., Mascola J.R., Alcamí J. Characterization of broadly neutralizing antibody responses to HIV-1 in a cohort of long term non-progressors // PloS One. 2018. 13. (3). 1-11.

7. Hansted J.G., Pietikäinen L., Hög F., Sperling-Petersen H.U., Mortensen K.K. Expressivity tag: a novel tool for increased expression in Escherichia coli // J. Biotechnol. 2011. 155. (3). 275-283.

8. Haynes B.F. New approaches to HIV vaccine development // Curr. Opin. Immunol. 2015. 35. 39-47.

9. Haynes B.F., Burton D.R. Developing an HIV vaccine // Science. 2017. 355. (6330). 1129-1130.

10. Karpenko L.I., Bazhan S.I., Antonets D.V., Belyakov I.M. Novel approaches in polyepitope T-cell vaccine development against HIV-1 // Expert Rev. Vaccines. 2014. 13. (1). 155-173.

11. Karpenko L.I., Bazhan S.I., Bogryantseva M.P., Ryndyuk N.N., Ginko Z.I., Kuzubov V.I., Lebedev L.R., Caplina O.N., Reguzova A.Yu., Ryzhikov A.B., Usova S.V., Oreshkova S.F., Nechaeva E.A., Danilenko E.D., Ilyichev A.A. Results of phase I clinical trials of a combined vaccine against HIV-1 based on synthetic polyepitope immunogens // Russ. J. Bioorgan. Chem. 2016. 42. (2). 170-182.

12. Karpenko L.I., Ilyichev A.A., Eroshkin A.M., Lebedev L.R., Uzhachenko R.V., Nekrasova N.A., Plyasunova O.A., Belavin P.A., Seregin S.V., Danilyuk N.K., Danilenko E.D., Masycheva V.I., Bazhan S.I. Combined virus like particle-based polyepitope DNA/protein HIV-1 vaccine. Design, immunogenicity and toxicity studies // Vaccine. 2007. 25. (21). 4312-4323.

13. Lorenzo-Redondo R., Fryer H.R., Bedford T., Kim E.Y., Archer J., Pond S.L.K., Chung Y.S., Penugonda S., Chipman J., Fletcher C.V., Schacker T.W., Malim M.H., Rambaut A., Haase A.T., McLean A.R., Wolinsky S.M. Persistent HIV-1 replication maintains the tissue reservoir during therapy // Nature. 2016. 530. (7588). 51-56.

14. Medina-Ramírez M., Sa´nchez-Merino V., Sa´nchez-Palomino S., Merino-Mansilla A., Ferreira C.B., Pérez I., González N., Alvarez A., Alcocer-González J.M., García F., Gatell J.M., Alcamí J., Yuste E. Broadly Cross-Neutralizing Antibodies in HIV-1 Patients with Undetectable Viremia // J. Virol. 2011. 85. 5804-5813.

15. Shcherbakov D.N., Bakulina A.Y., Karpenko L.I., Ilyichev A.A. Broadly neutralizing antibodies against HIV-1 as a novel aspect of the immune response // Acta Naturae. 2015. 7. (4). 11-21.

16. Webb N.E., Montefiori D.C., Lee B. Dose-response curve slope helps predict therapeutic potency and breadth of HIV broadly neutralizing antibodies // Nature Communications. 2015. 6. 1-10.