Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI1774210.15789/2220-7619-CLB-16932SHORT COMMUNICATIONSКРАТКИЕ СООБЩЕНИЯShort CommunicationConserved linear B-cell peptides among the influenza A viral neuraminidases enhance the cross-protective potential of inactivated whole-virion influenza vaccineКонсервативные линейные B-клеточные пептиды нейраминидазы вируса гриппа A усиливают кросс-протективный потенциал инактивированной цельновирионной гриппозной вакциныKotominaTatiana S.КотоминаТатьяна Сергеевна
Russian Federation

PhD (Biology), Researcher, Laboratory of Immunology and Prophylaxis of Viral Infections, A.A. Smorodintsev Department of Virology

кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории иммунологии и профилактики вирусных инфекций отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

kotomina@iemspb.ruSychevI. A.СычевИ. А.
Russian Federation

Junior Researcher, Laboratory of Immunology and Prophylaxis of Viral Infections, A.A. Smorodintsev Department of Virology

младший научный сотрудник лаборатории иммунологии и профилактики вирусных инфекций отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

kotomina@iemspb.ruRakA. Ya.РакА. Я.
Russian Federation

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory of Immunology and Prophylaxis of Viral Infections, A.A. Smorodintsev Department of Virology

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории иммунологии и профилактики вирусных инфекций отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

rak.ay@iemspb.ruWongP.-F.ВонП.-Ф.
Russian Federation

PhD Student, A.A. Smorodintsev Department of Virology

аспирант отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

kotomina@iemspb.ruBazhinaA. V.БажинаА. В.
Russian Federation

Laboratory Assistant, Laboratory of Immunology and Prophylaxis of Viral Infections, A.A. Smorodintsev Department of Virology

лаборант лаборатории иммунологии и профилактики вирусных инфекций отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

kotomina@iemspb.ruIsakova-SivakI. N.Исакова-СивакИ. Н.
Russian Federation

RAS Corresponding Member, DSc (Biology), Head of the Laboratory of Immunology and Prevention of Viral Infections, A.A. Smorodintsev Department of Virology

член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, зав. лабораторией иммунологии и профилактики вирусных инфекций отдела вирусологии им. А.А. Смородинцева

kotomina@iemspb.ruRudenkoL. G.РуденкоЛ. Г.
Russian Federation

DSc (Medicine), Professor, Head of A.A. Smorodintsev Department of Virology

доктор медицинских наук, профессор, зав. отделом вирусологии им. А.А. Смородинцева

kotomina@iemspb.ruInstitute of Experimental MedicineФГБНУ Институт экспериментальной медицины280720241435936002607202426072024Copyright ©; 2024, Kotomina T.S., Sychev I.A., Rak A.Y., Wong P., Bazhina A.V., Isakova-Sivak I.N., Rudenko L.G.Copyright ©; 2024, Котомина Т.С., Сычев И.А., Рак А.Я., Вон П., Бажина А.В., Исакова-Сивак И.Н., Руденко Л.Г.2024Kotomina T.S., Sychev I.A., Rak A.Y., Wong P., Bazhina A.V., Isakova-Sivak I.N., Rudenko L.G.Котомина Т.С., Сычев И.А., Рак А.Я., Вон П., Бажина А.В., Исакова-Сивак И.Н., Руденко Л.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/17742

Introduction. Influenza is a disease caused by a widespread virus with pandemic potential. Frequently, individuals vaccinated against seasonal influenza virus are still susceptible to the disease, indicating the need to improve the immunogenic potential of existing vaccines. To assess the efficacy of influenza virus vaccines, immune response only to a single viral antigen — hemagglutinin molecule, is taken into consideration. However, according to preclinical and clinical studies, neuraminidase (NA) stimulates cross-protective immunity, which is effective against not only homologous but also drifted variants of influenza A virus. Materials and methods. In the present study, we investigated the ability of previously selected conserved linear B-cell NA epitopes (SGYSGK, SWPDGK, EECSCYPK, VELIRGRK) to enhance the immunogenicity of an inactivated whole-virion influenza vaccine based on the model strain PR8 (iPR8). BALB/c mice were injected with iPR8 in combination with one of the peptides intramuscularly three times at two-week intervals. Blood samples were collected 14 days after the last immunization, after which the mice were challenged with heterosubtypic influenza viruses H1N1pdm09 and H3N2. Results. All immunized mice showed induction of H1N1 (PR8)-specific IgG antibodies two weeks after the third immunization. The group of mice immunized with the iPR8 vaccine preparation in combination with VELIRGRK peptide showed the most pronounced induction of IgG antibodies to the H6N1 reassortant strain, the NA of which corresponds to the iPR8 virus, indicating the ability of the NA peptide to stimulate the production of NA-specific antibodies. However, the antibodies produced after immunization were not capable to inhibit the NA enzymatic activity. Despite this, mice immunized with iPR8 in combination with anti-NA peptides showed a higher survival rate after infection with heterologous virulent influenza viruses: A/California/07/09 (H1N1pdm09) and A/Philippines/2/82 (H3N2) compared to the PBS and iPR8 groups. Conclusion. Thus, the study demonstrated the immune-potentiating effect of individual peptides corresponding to conservative linear epitopes of the NA molecule in combination with a standard inactivated influenza vaccine, which made it possible to improve the protective effect of the vaccine against heterosubtypic influenza viruses.

Введение. Грипп представляет собой заболевание, вызываемое широко распространенным вирусом, обладающим пандемическим потенциалом. Зачастую люди, прошедшие вакцинацию против сезонного вируса гриппа, все же подвержены заболеванию, что свидетельствует о необходимости повышения иммуногенного потенциала существующих вакцин. При оценке эффективности действия вакцин против вируса гриппа в основном принимают во внимание иммунный ответ к одному вирусному антигену — молекуле гемагглютинина. Тем не менее по данным доклинических и клинических исследований, нейраминидаза (NA) стимулирует кросс-протективный иммунитет, эффективный в отношении не только гомологичных, но и дрейфовых вариантов вируса гриппа А. Материалы и методы. В настоящем исследовании изучалась способность отобранных нами ранее консервативных линейных B-клеточных эпитопов NA (SGYSGK, SWPDGK, EECSCYPK, VELIRGRK) усиливать иммуногенность инактивированной цельновирионной гриппозной вакциной на основе модельного штамма PR8 (iPR8). Мышам линии BALB/c вводили iPR8 в комбинации с одним из пептидов внутримышечно три раза с интервалом в две недели. Образцы крови забирали через 14 дней после последней иммунизации, после чего мышей подвергали челлендж-инфекции вирусами гриппа неродственных подтипов H1N1pdm09 и H3N2. Результаты. У всех иммунизированных мышей наблюдалась индукция H1N1 (PR8)-специфических IgG антител спустя две недели после третьей иммунизации. В группе мышей, иммунизированных вакцинным препаратом iPR8 в комбинации с пептидом VELIRGRK, была выявлена наиболее выраженная индукция IgG антител к реассортантному штамму H6N1, NA которого соответствует вирусу iPR8, что указывает на способность пептида NA стимулировать выработку NA-специфических антител. Тем не менее выработанные после иммунизации антитела не были способны ингибировать ферментативную активность NA. Несмотря на это, мыши, иммунизированные iPR8 в комбинации с анти-NA пептидами, продемонстрировали более высокий уровень выживаемости после заражения гетерологичными вирулентными вирусами гриппа: A/California/07/09 (H1N1pdm09) и A/Philippines/2/82 (H3N2) по сравнению с группами PBS и iPR8. Заключение. Таким образом, в исследовании было продемонстрировано иммунопотенциирующее действие индивидуальных пептидов, соответствующих консервативным линейным эпитопам молекулы NA, при их добавлении к стандартной инактивированной гриппозной вакцине, что позволило расширить спектр защитного действия вакцины в отношении гетеросубтипических вирусов гриппа.

influenza A virusimmune responseuniversal influenza vaccineheterosubtypic immune responseantineuraminidase antibodieslinear B-cell epitopesвирус гриппаиммунный ответуниверсальная гриппозная вакцинаантинейраминидазные антителалинейные B-клеточные эпитопыМинистерствj науки и высшего образования РФ (проект)Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (project)FGWG-2022-0001Сычев И.А., Копейкин П.М., Цветкова Е.В., Чередова К.В., Мильман Б.Л., Шамова О.В., Исакова-Сивак И.Н., Дешева Ю.А. Индукция перекрестно-реактивных антител у мышей, иммунизированных консервативными линейными B-клеточными эпитопами нейраминидазы вируса гриппа А // Инфекция и иммунитет. 2021. Т. 11, № 3. C. 463–472. [Sychev I.A., Kopeikin P.M., Tsvetkova E.V., Cheredova K.V., Milman B.L., Shamova O.V., Isakova-Sivak I.N., Desheva Y.A. Induction of crossreactive antibodies in mice immunized with conserved influenza A virus neuraminidase-derived linear B-cell epitopes. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2021, vol. 11, no. 3, pp. 463–472. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-IOC-1343Сычев И.А., Копейкин П.М., Цветкова Е.В., Шамова О.В., Дешева Ю.А., Исакова-Сивак И.Н. Перспективы использования консервативных линейных B-клеточных эпитопов нейраминидазы вируса гриппа A для индукции кросс-протективного иммунного ответа // Медицинский академический журнал. 2021. Т. 21, № 3. C. 147–151. [Sychev I.А., Kopeikin P.M., Tsvetkova E.V., Shamova O.V., Desheva Y.A., Isakova-Sivak I.N. Prospects of using conservative linear B-cell epitopes of influenza virus A neuraminidase for induction of cross-protective immune response. Meditsinskiy akademicheskiy zhurnal = Medical Academic Journal, 2021, vol. 21, no. 3, pp. 147–151. (In Russ.)] doi: 10.17816/MAJ76614Andrews S.F., Graham B.S., Mascola J.R., McDermott A.B. Is It Possible to Develop a “Universal” Influenza Virus Vaccine? Immunogenetic Considerations Underlying B-Cell Biology in the Development of a Pan-Subtype Influenza A Vaccine Targeting the Hemagglutinin Stem. Cold Spring Harb. Perspect. Biol., 2018, vol. 10, no. 7: a029413. doi: 10.1101/cshperspect.a029413Budimir N., de Haan A., Meijerhof T., Waijer S., Boon L., Gostick E., Price D.A., Wilschut J., Huckriede A. Critical role of TLR7 signaling in the priming of cross-protective cytotoxic T lymphocyte responses by a whole inactivated influenza virus vaccine. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 5: e63163. doi: 10.1371/journal.pone.0063163Byrd-Leotis L., Cummings R.D., Steinhauer D.A. The Interplay between the Host Receptor and Influenza Virus Hemagglutinin and Neuraminidase. Int. J. Mol. Sci., 2017, vol. 18, no. 7: 1541. doi: 10.3390/ijms18071541Couch R.B., Atmar R.L., Franco L.M., Quarles J.M., Wells J., Arden N., Niño D., Belmont J.W. Antibody correlates and predictors of immunity to naturally occurring influenza in humans and the importance of antibody to the neuraminidase. J. Infect. Dis., 2013, vol. 207, no. 6, pp. 974–981. doi: 10.1093/infdis/jis935Desheva Y., Smolonogina T., Donina S., Rudenko L. Study of Neuraminidase-Inhibiting Antibodies in Clinical Trials of Live Influenza Vaccines. Antibodies (Basel)., 2020, vol. 9, no. 2: 20. doi: 10.3390/antib9020020Dou D., Revol R., Östbye H., Wang H., Daniels R. Influenza A Virus Cell Entry, Replication, Virion Assembly and Movement. Front. Immunol., 2018, no. 9: 1581. doi: 10.3389/fimmu.2018.01581Fmoc solid phase peptide synthesis. A Practical Approach. Eds: W.C. Chan, P.D. White. Oxford: Oxford University Press, 2000. 346 p.Kim M.C., Lee Y.N., Ko E.J., Lee J.S., Kwon Y.M., Hwang H.S., Song J.M., Song B.M., Lee Y.J., Choi J.G., Kang H.M., Quan F.S., Compans R.W., Kang S.M. Supplementation of influenza split vaccines with conserved M2 ectodomains overcomes strain specificity and provides long-term cross protection. Mol. Ther., 2014, vol. 22, no. 7, pp. 1364–1374. doi: 10.1038/mt.2014.33Krammer F. The human antibody response to influenza A virus infection and vaccination. Nat. Rev. Immunol., 2019, vol. 19, no. 6, pp. 383–397. doi: 10.1038/s41577-019-0143-6Lee Y.T., Kim K.H., Ko E.J., Kim M.C., Lee Y.N., Hwang H.S., Lee Y., Jung Y.J., Kim Y.J., Santos J., Perez D.R., Kang S.M. Enhancing the cross protective efficacy of live attenuated influenza virus vaccine by supplemented vaccination with M2 ectodomain virus-like particles. Virology, 2019, vol. 529, pp. 111–121. doi: 10.1016/j.virol.2019.01.017Memoli M.J., Shaw P.A., Han A., Czajkowski L., Reed S., Athota R., Bristol T., Fargis S., Risos K., Powers J.H., Davey R.T.Jr., Taubenberger J.K. Evaluation of antihemagglutinin and antineuraminidase antibodies as correlates of protection in an influenza A/H1N1 virus healthy human challenge model. mBio, 2016, vol. 7, no. 2: e00417-16. doi: 10.1128/mBio.00417-16Monto A.S., Petrie J.G., Cross R.T., Johnson E., Liu M., Zhong W., Levine M., Katz J.M., Ohmit S.E. Antibody to Influenza Virus Neuraminidase: An Independent Correlate of Protection. J. Infect. Dis., 2015, vol. 212, no. 8, pp. 1191–1199. doi: 10.1093/infdis/jiv195Music N., Reber A.J., Kim M.C., York I.A., Kang S.M. Supplementation of H1N1pdm09 split vaccine with heterologous tandem repeat M2e5x virus-like particles confers improved cross-protection in ferrets. Vaccine, 2016, vol. 34, no. 4, pp. 466–473. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.12.023Oh J., Subbiah J., Kim K.H., Park B.R., Bhatnagar N., Garcia K.R., Liu R., Jung Y.J., Shin C.H., Seong B.L., Kang S.M. Impact of hemagglutination activity and M2e immunity on conferring protection against influenza viruses. Virology, 2022, vol. 574, pp. 37–46. doi: 10.1016/j.virol.2022.07.010Ostrowsky J., Arpey M., Moore K., Osterholm M., Friede M., Gordon J., Higgins D., Molto-Lopez J., Seals J., Bresee J. Tracking progress in universal influenza vaccine development. Curr. Opin. Virol., 2020, vol. 40, pp. 28–36. doi: 10.1016/j.coviro.2020.02.003Rudenko L., Isakova-Sivak I., Naykhin A., Kiseleva I., Stukova M., Erofeeva M., Korenkov D., Matyushenko V., Sparrow E., Kieny M.P. H7N9 live attenuated influenza vaccine in healthy adults: a randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 1 trial. Lancet Infect. Dis., 2016, vol. 16, no. 3, pp. 303–310. doi: 10.1016/S1473-3099(15)00378-3Song B.M., Kang H.M., Lee E.K., Jung S.C., Kim M.C., Lee Y.N., Kang S.M., Lee Y.J. Supplemented vaccination with tandem repeat M2e virus-like particles enhances protection against homologous and heterologous HPAI H5 viruses in chickens. Vaccine, 2016, vol. 34, no. 5, pp. 678–686. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.11.074