Russian Journal of Infection and ImmunityRussian Journal of Infection and ImmunityИнфекция и иммунитет2220-76192313-7398SPb RAACI1806410.15789/2220-7619-IVC-18064ORIGINAL ARTICLESОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИUnknownIN VIVO COMPARATIVE ANALYSIS OF LIVE INFLUENZA VACCINE CANDIDATES OBTAINED BY REVERSE GENETICS AND CLASSICAL REASSORTMENTСРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ШТАММОВ ЖИВОЙ ГРИППОЗНОЙ ВАКЦИНЫ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДАМИ ОБРАТНОЙ ГЕНЕТИКИ И КЛАССИЧЕСКОЙ РЕАССОРТАЦИИ, В ЭКСПЕРИМЕНТАХ IN VIVOhttps://orcid.org/0000-0003-1171-338323497140200J-5004-20184709-5010LarionovaNatalie V.ЛарионоваНаталья Валентиновна
Russian Federation

Ph.D., D.Sci., Leading Researcher, Department of Virology and Immunology

доктор биоллогических наук, ведущий научный сотрудник отдела вирусологии и иммунологии

nvlarionova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3892-98737102041346E-6555-20147857-7306KiselevaIrina V.КиселеваИрина Васильевна
Russian Federation

Ph.D., D.Sci., Professor, Head of the Laboratory

д.б.н., профессор, зав. лабораторией общей вирусологии отдела вирусологии и иммунологии

irina.v.kiseleva@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0002-2842-8247VorsinaMaya K.ВорсинаМайя Константиновна
Russian Federation

Researcher

научный сотрудник отдела вирусологии и иммунологии

vorsina.02@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9541-563657226491888HRA-2044-2023ChistyakovaAnna K.ЧистяковаАнна Константиновна
Russian Federation

Researcher

научный сотрудник отдела вирусологии и иммунологии

anna.k.chistiakova@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-8670-864555389452700E-2286-2014StepanovaEkaterina A.СтепановаЕкатерина Алексеевна
Russian Federation

PhD, Leading Researcher Virology and Immunology Dpt.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела вирусологии и иммунологии

fedorova.iem@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-0107-995956402849200B-5169-2015RudenkoLarisa G.РуденкоЛариса Георгиевна
Russian Federation

Ph.D., D.Sci., Professor, Chief Researcher

доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник отдела вирусологии и иммунологии

vaccine@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3280-556X56950534400J-5029-2018. BazhenovaEkaterina A.БаженоваЕкатерина Андреевна
Russian Federation

PhD, Senior Research Fellow

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник отдела вирусологии и иммунологии

sonya.01.08@mail.ruInstitute of Experimental Medicine, Saint Petersburg, RussiaФГБНУ «Институт экспериментальной медицины», Санкт–Петербург, Россия031220251211202527112025Copyright ©; , Larionova N.V., Kiseleva I.V., Vorsina M.K., Chistyakova A.K., Stepanova E.A., Rudenko L.G., . Bazhenova E.A.Copyright ©; , Ларионова Н.В., Киселева И.В., Ворсина М.К., Чистякова А.К., Степанова Е.А., Руденко Л.Г., Баженова Е.А.Larionova N.V., Kiseleva I.V., Vorsina M.K., Chistyakova A.K., Stepanova E.A., Rudenko L.G., . Bazhenova E.A.Ларионова Н.В., Киселева И.В., Ворсина М.К., Чистякова А.К., Степанова Е.А., Руденко Л.Г., Баженова Е.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://iimmun.ru/iimm/article/view/18064

Difficulties identified in recent years while preparing reassortant live influenza vaccine (LAIV) strains related to the specific biological properties of currently circulating epidemic influenza viruses, necessitate the search for alternative development pathways that guarantee the rapid and stable production of LAIV candidates. It was shown previously that genetically engineered reassortant LAIV candidates (LAIVRG) exhibited reduced cold adaptation in developing chicken embryos compared to the A/Leningrad/134/17/57 (H2N2) master donor virus and vaccine candidates obtained by classical reassortment (LAIVNR). Concerns that reduced cold adaptation could negatively impact vaccine quality led to implement the Objective: to conduct a comparative study of the humoral immune response in laboratory animals to immunization with RG- or NR-LAIV candidates. Methods. In vivo studies involved pairs of LAIVRG and LAIVNR strains based on seasonal influenza A (H3N2) viruses and master donor virus for live influenza vaccine. Results. In mouse studies, LAIVRG candidates demonstrated similar humoral immune response performance to classical reassortants. A slight reduction in the cold-adapted phenotype of LAIVRG strains did not result in a decrease in their attenuation level. They are as safe for laboratory animals as classical reassortants suggesting that LAIV quality remains unchanged, regardless of the methods used to produce vaccine reassortants. Interestingly, the Thr-Ile amino acid substitution at position 203 of HA1, identified in three LAIVNR A (H3N2) candidates belonging to clades 3C.2a1 and 3C.2a2, had a positive effect on increasing the thermal stability of hemagglutinin and their immunogenicity in guinea pigs. Conclusion. The LAIVRG and LAIVNR methods are equally applicable for producing attenuated LAIV candidates, and the quality of vaccine preparations may be improved by targeted introduction of well-characterized favorable mutations into the genome of LAIVRG strains. The Thr-203-Ile amino acid substitution in HA1 is such an adaptive mutation, that has shown a beneficial effect in LAIVNR strains and increases the stability and immunogenicity of reassortant influenza A (H3N2) virus strains of clades 3C.2a1 and 3C.2a2.

Выявляемые в последние годы сложности в подготовке реассортантных вакцинных штаммов живой гриппозной вакцины (ЖГВ), связанные с определенными биологическими свойствами современных эпидемических вирусов гриппа, диктуют необходимость поиска альтернативных путей, гарантирующих быстрое и надежное получение кандидатных вакцин. Ранее было показано, что генно-инженерные реассортантные штаммы для живой гриппозной вакцины (ЖГВRG) отличались сниженным уровнем холодоустойчивости репродукции в развивающихся куриных эмбрионах в сравнении с донором аттенуации А/Ленинград/134/17/57 (H2N2) и со штаммами, полученными методом классической реассортации (ЖГВNR). Опасения в том, что снижение холодоустойчивости может негативно влиять на качество вакцинного препарата, привели к реализации цели сравнительного исследования гуморального иммунного ответа у мышей на введение препаратов ЖГВRG и ЖГВNR на лабораторным животным. Методы. В исследованиях in vivo на мышах и морских свинках участвовали пары штаммов ЖГВRG и ЖГВNR на основе сезонных вирусов гриппа А (H3N2) и донора аттенуации для живой гриппозной вакцины. Результаты. В исследованиях на мышах по показателям гуморального иммунного ответа штаммы ЖГВRG проявляли себя не хуже, чем классические реассортанты, а некоторое снижение холодоустойчивого фенотипа у штаммов ЖГВRG не приводило к угнетению уровня их аттенуации, они были так же безвредны для лабораторных животных, как и классические реассортанты. Это свидетельствует о том, что вне зависимости от приемов, применяемых для получения вакцинных реассортантов, качество ЖГВ не меняется. Интересно, что аминокислотная замена Thr-Ile в 203-й позиции НА1, выявленная у трех штаммов ЖГВNR A (H3N2), принадлежащих к клайдам 3С.2а1 и 3С.2а2, положительно влияла на повышение показателей температурной устойчивости гемагглютинина и их иммуногенности для морских свинок. Выводы. Таким образом, методы ЖГВRG и ЖГВNR одинаково применимы для получения аттенуированных живых гриппозных реассортантных вакцин, а качество вакцинных препаратов может быть улучшено за счет целенаправленного введения в геном штаммов ЖГВRG хорошо охарактеризованных благоприятных мутаций. Такой адаптационной мутацией, благоприятно проявившей себя у штаммов ЖГВNR, повышающей стабильность и иммуногенность реассортантных штаммов вируса гриппа A (H3N2) клайдов 3С.2а1 и 3С.2а2, является аминокислотная замена Thr-203-Ile в НА1.

live influenza vaccineinfluenza A(H3N2) virusesin vivo studieshumoral immune responsecold adaptationtemperature sensitivityattenuationclassical reassortmentgenetic engineering methods.живая гриппозная вакцинавирусы гриппа А (H3N2)эксперименты in vivoгуморальный иммунный ответхолодовая адаптациятемпературочувствительностьаттенуацияклассическая реассортацияметоды генной инженерии.Работа подготовлена в рамках государственного задания ФГБНУ «ИЭМ» FGWG-2025-0015The study was carried out within the framework of the state assignment of the Federal State Budgetary Scientific Institution "Institute of Experimental Medicine" FGWG-2025-0015FGWG-2025-0015Баженова Е.А., Степанова Е.А., Котомина Т.С., Ларионова Н.В., Киселева И.В., Руденко Л.Г. Влияние аминокислотной замены T203I в гемагглютинине на биологические свойства вирусов гриппа A/H3N2 // Медицинский академический журнал. 2021. Т. 21. С. 85–90. [Bazhenova E.A., Stepanova E.A., Kotomina T.S., Larionova N.V., Kiseleva I.V., Rudenko L.G. Impact of amino acid substitution T203I in hemagglutinin on growth characteristics in vitro and hemagglutinin thermostability of A/H3N2 influenza viruses. Medical Academic Journal, 2021, vol. 21, pp. 85–90. (in Russ.)] doi: 10.17816/MAJ77767Киселева И.В., Крутикова Е.В., Рекстин А.Р., Крышень К.Л., Руденко Л.Г. Мыши как модель для изучения степени аттенуации холодоадаптированных штаммов вируса гриппа // Медицинский академический журнал. 2017. Т. 17. С. 67–75. [Kiseleva I.V., Krutikova E.V., Rekstin A.R., Kryshen K.L., Rudenko L.G. Mouse model for the study of attenuation of cold–adapted influenza viruses. Medical Academic Journal, 2017, vol. 17, pp. 67–75. (in Russ.)] doi: 10.17816/MAJ17267-75Ларионова Н.В., Киселева И.В., Баженова Е.А., Степанова Е.А., Руденко Л.Г. Оптимизация свойств реассортантных штаммов живой гриппозной вакцины, полученных методом обратной генетики // Инфекция и иммунитет. 2023. Т. 13. С. 1018–1026. [Larionova N.V., Kiseleva I.V., Bazhenova E.A., Stepanova E.A., Rudenko L.G. Optimized properties of live vaccine influenza reassortant strains obtained by reverse genetics. Infection and Immunity, 2023, vol. 13, pp. 1018–1026. (in Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-OPO-17525ЕЭК. Рекомендации Коллегии Евразийской экономической комиссии от 14 ноября 2023 г. №33 «О руководстве по работе с лабораторными (экспериментальными) животными при проведении доклинических (неклинических) исследований». 2023. 103 с. [Eurasian Economic Commission Board Recommendations No. 33 of November 14, 2023 “Guidance on working with laboratory (experimental) animals in conducting preclinical (non‑clinical) studies”. (in Russ.)] URL: https://www.rnof.ru/images/upload/ru/1670/err_20112023_33.pdfФармакопейная статья «Вакцина гриппозная живая. ФС.3.3.1.0027.15». Государственная фармакопея Российской Федерации. XIII издание. Том III. Взамен ФС 42–3569–98. Дата принятия 29 октября 2015; дата начала действия 01 января 2016. [Pharmacopoeial monograph “Live influenza vaccine. FS.3.3.1.0027.15”. State Pharmacopoeia of the Russian Federation, 13th ed., Vol. III. (in Russ.)] URL: https://docs.cntd.ru/document/420338978Baz M., M'hamdi Z., Carbonneau J., Lavigne S., Couture C., Abed Y., Boivin G. Synergistic PA and HA mutations confer mouse adaptation of a contemporary A/H3N2 influenza virus. Sci Rep, 2019, vol. 9, p. 16616. doi: 10.1038/s41598-019-51877-4.Cotter C.R., Jin H., Chen Z. A single amino acid in the stalk region of the H1N1pdm influenza virus HA protein affects viral fusion, stability and infectivity. PLoS Pathog, 2014, vol. 10, e1003831. doi: 10.1371/journal.ppat.1003831.Herlocher M.L., Clavo A.C., Maassab H.F. Sequence comparisons of A/AA/6/60 influenza viruses: mutations which may contribute to attenuation. Virus Res, 1996, vol. 42, pp. 11–25. doi: 10.1016/0168-1702(96)01292-0Isakova-Sivak I., Chen L.M., Matsuoka Y., Voeten J.T., Kiseleva I., Heldens J.G., den Bosch H., Klimov A., Rudenko L., Cox N.J., Donis R.O. Genetic bases of the temperature-sensitive phenotype of a master donor virus used in live attenuated influenza vaccines: A/Leningrad/134/17/57 (H2N2). Virology, 2011, vol. 412, pp. 297–305. doi: 10.1016/j.virol.2011.01.004.Jin H., Lu B., Zhou H., Ma C., Zhao J., Yang C.F., Kemble G., Greenberg H. Multiple amino acid residues confer temperature sensitivity to human influenza virus vaccine strains (FluMist) derived from cold-adapted A/Ann Arbor/6/60. Virology, 2003, vol. 306, pp. 18–24. doi: 10.1016/S0042-6822(02)00035-1.Klimov A.I., Kiseleva I.V., Alexandrova G.I., Cox N.J. Genes coding for polymerase proteins are essential for attenuation of the cold–adapted A/Leningrad/134/17/57 (H2N2) influenza virus. In: Osterhaus A., Cox N., Hampson A.W. (eds.). Options for the Control of Influenza IV. Crete, Greece, 23–28 September 2000. Elsevier, 2001, pp. 955–959. URL: https://openlibrary.org/books/OL10260218M/Options_for_the_Control_of_Influenza_IVKumari K., Gulati S., Smith D.F., Gulati U., Cummings R.D., Air G.M. Receptor binding specificity of recent human H3N2 influenza viruses. Virol J, 2007, vol. 4, p. 42. doi: 10.1186/1743-422X-4-42.Nogales A., Martínez-Sobrido L. Reverse genetics approaches for the development of influenza vaccines. Int J Mol Sci, 2016, vol. 18. doi: 10.3390/ijms18010020.Owen R.E., Yamada E., Thompson C.I., Phillipson L.J., Thompson C., Taylor E., Zambon M., Osborn H.M.I., Barclay W.S., Borrow P. Alterations in receptor binding properties of recent human influenza H3N2 viruses are associated with reduced natural killer cell lysis of infected cells. J Virol, 2007, vol. 81, pp. 11170–11178. doi: 10.1128/JVI.01217-07.Reed L.J., Muench H. A simple method of estimating fifty per cent endpoints. American Journal of Epidemiology, 1938, vol. 27, no. 3, pp. 493–497. doi: 10.1093/oxfordjournals.aje.a118408.Ruigrok R.W., Martin S.R., Wharton S.A., Skehel J.J., Bayley P.M., Wiley D.C. Conformational changes in the hemagglutinin of influenza virus which accompany heat-induced fusion of virus with liposomes. Virology, 1986, vol. 155, no. 2, pp. 484–497. doi: 10.1016/0042-6822(86)90210-2.Scholtissek C. Stability of infectious influenza A viruses at low pH and at elevated temperature. Vaccine, 1985, vol. 3, pp. 215–218. doi: 10.1016/0264-410X(85)90109-4.WHO. Manual for the laboratory diagnosis and virological surveillance of influenza. 2011. URL: https://www.who.int/publications/i/item/manual-for-the-laboratory-diagnosis-and-virological-surveillance-of-influenza