Индукция Т-лимфоцитов с фенотипом клеток памяти в легких мышей при интраназальной иммунизации гриппозным вектором, экспрессирующим микобактериальные белки

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Совершенствование специфической профилактики туберкулеза остается одной из приоритетных задач фтизиатрии. Применение схем «прайм-буст» вакцинации, направленных на поддержание специфического иммунитета на адекватном уровне и формирование длительной протекции, основано на последовательном применении вакцины БЦЖ и вакцинных кандидатов, включающих протективные микобактериальные белки. Разработка новых подходов к профилактике туберкулеза требует понимания того, каким образом происходит формирование противотуберкулезного иммунного ответа и какие механизмы обеспечивают протекцию при туберкулезной инфекции. Так как туберкулез является инфекцией, передаваемой аэрогенным путем, эффективность вакцинации во многом зависит от формирования мукозального иммунитета с образованием долгоживущих и функционально активных Т-лимфоцитов с фенотипом клеток памяти в области дыхательных путей. Ранее нами показано, что включение в схему вакцинации бустирующей интраназальной иммунизации гриппозным вектором, экспрессирующим микобактериальные белки ESAT-6 и Ag85A (Flu/ESAT-6_Ag85A), привело к выраженному повышению протективного эффекта БЦЖ по совокупности основных показателей тяжести экспериментальной туберкулезной инфекции. Целью данной работы являлось исследование влияния интраназальной иммунизации гриппозным вектором Flu/ESAT-6_Ag85A на формирование антигенспецифических центральных и эффекторных клеток памяти в структуре CD4+ и CD8+ Т-лимфоцитов и изучение цитокин-продуцирующей активности эффекторных Т-клеток (TEM) при использовании гриппозного вектора в стандартной и «прайм-буст» схемах вакцинации у мышей. Показано, что интраназальная иммунизация гриппозным вектором способствует увеличению доли антигенспецифических центральных СD4+ Т-клеток памяти (TCM) в пуле активированных лимфоцитов легких и селезенки иммунизированных мышей, достигая статистически значимой разницы с группой БЦЖ по процентному содержанию СD4+ TCM селезенки (p < 0,01). В отличие от БЦЖ, вакцинация исследуемой кандидатной вакциной сопровождается аккумуляцией высокодифференцированных CD8 клеток-эффекторов в легких — органе-мишени развития туберкулезной инфекции. Сравнительная оценка поствакцинального иммунного ответа клеточного типа при иммунизации вакцинным кандидатом на основе гриппозного вектора (интраназально) и вакциной БЦЖ (подкожно) показала преимущество мукозальной вакцинации в формировании функционально активных субпопупляций эффекторных CD4 и CD8 Т-лимфоцитов (CD44highCD62Llow) в легких, секретирующих IL-2, и полифункциональных клеток, способных к выработке двух (IFNγ и TNFα; IFNγ и IL-2) и трех (IFNγ, TNFα и IL-2) цитокинов. Благодаря более выраженной эффекторной функции полифункциональных Т-лимфоцитов, данные клетки могут рассматриваться в качестве потенциальных иммунологических маркеров протективного иммунитета при туберкулезе.

Об авторах

А.-П. С. Шурыгина

ФГБУ НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева Минздрава России

Email: ann-polin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3685-7068

Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, лаборатория векторных вакцин

Санкт-Петербург

Россия

Н. В. Заболотных

ФГБУ Санкт-Петербургский НИИ фтизиопульмонологии Минздрава России

Email: zabol-natal@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2946-2415

Доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник направления «Экспериментальный туберкулез и инновационные технологии»

Санкт-Петербург

Россия

Т. И. Виноградова

ФГБУ Санкт-Петербургский НИИ фтизиопульмонологии Минздрава России

Email: vinogradova@spbniif.ru
ORCID iD: 0000-0002-5234-349X

Доктор медицинских наук, главный научный сотрудник, координатор направления «Экспериментальный туберкулез и инновационные технологии»

Санкт-Петербург

Россия

К. А. Васильев

ФГБУ НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева Минздрава России

Email: kirillv5@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7750-9652

Научный сотрудник лаборатории векторных вакцин

Санкт-Петербург

Россия

Ж. В. Бузицкая

ФГБУ НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева Минздрава России

Email: janna.buzitskaya@influenza.spb.ru
ORCID iD: 0000-0002-8394-102X

Кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории векторных вакцин

Санкт-Петербург

Россия

М. А. Стукова

ФГБУ НИИ гриппа им. А.А. Смородинцева Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: marina.stukova@influenza.spb.ru
ORCID iD: 0000-0002-2127-3820

Стукова Марина Анатольевна, кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией векторных вакцин

197376, Санкт-Петербург, ул. проф. Попова, 15/17

Россия

Список литературы

  1. Заболотных Н.В., Шурыгина А.-П.С., Виноградова Т.И., Витовская М.Л., Хайруллин Б.М., Сандыбаев Н.Т., Бузиц кая Ж.В., Стукова М.А. Усиление протективного эффекта вакцины БЦЖ при мукозальной буст-иммунизации гриппозным вектором, экспрессирующим микобактериальные белки ESAT-6 и Ag85A // Биофармацевтический журнал. 2016. Т. 8, № 6. С. 25–31.
  2. Bai C., He J., Niu H., Hu L., Luo Y., Liu X., Peng L., Zhu B. Prolonged intervals during Mycobacterium tuberculosis subunit vaccine boosting contributes to eliciting immunity mediated by central memory-like T cells. Tuberculosis, 2018, vol. 110, pp. 104–111. doi: 10.1016/j.tube.2018.04.006C
  3. Behar S.M. Antigen-specific CD8+ T cells and protective immunity to tuberculosis. Adv. Exp. Med. Biol., 2013, vol. 783, pp. 141– 163. doi: 10.1007/978-1-4614-6111-1_8
  4. Beverley P.C., Sridhar S., Lalvani A., Tchilian E.Z. Harnessing local and systemic immunity for vaccines against tuberculosis. Mucosal Immunol., 2014, vol. 7, no. 1, pp. 20–26. doi: 10.1038/mi.2013.99
  5. Cha S.B., Kim W.S., Kim J.S., Kim H.M., Kwon K.W., Han S.J., Cho S.N., Coler R.N., Reed S.G., Shin S.J. Pulmonary immunity and durable protection induced by the ID93/GLA-SE vaccine candidate against the hyper-virulent Korean Beijing Mycobacterium tuberculosis strain K. Vaccine, 2016, vol. 34, no. 19, pp. 2179–2187. doi: 10.1016/j.vaccine.2016.03.029
  6. Ding Y., Zheng H., Feng C., Wang B., Liu C., Mi K., Cao H., Meng S. Heat-shock protein gp96 enhances T cell responses and protective potential to bacillus Calmette–Guérin vaccine. Scand. J. Immunol. 2016, vol. 84, no. 4, pp. 222–228. doi: 10.1111/sji.12463
  7. Kaveh D.A., Garcia-Pelayo M.C., Hogarth P.J. Persistent BCG bacilli perpetuate CD4 T effector memory and optimal protection against tuberculosis. Vaccine, 2014, vol. 32, pp. 6911–6918. doi: 10.1016/j.vaccine.2014.10.041
  8. Kim W.S., Kim J.S., Kim H.M., Kwon K.W., Eum S.Y., Shin S.J. Comparison of immunogenicity and vaccine efficacy between heat-shock proteins, HSP70 and GrpE, in the DnaK operon of Mycobacterium tuberculosis. Sci. Rep., 2018, vol. 8, no. 1: 14411.
  9. Liang J., Teng X., Yuan X., Zhang Y., Shi C., Yue T., Zhou L., Li J., Fan X. Enhanced and durable protective immune responses induced by a cocktail of recombinant BCG strains expressing antigens of multistage of Mycobacterium tuberculosis. Mol. Immunol., 2015, vol. 66, no. 2, pp. 392–401. doi: 10.1016/j.molimm.2015.04.017
  10. Lindenstrom T., Knudsen N.P., Agger E.M., Andersen P. Control of chronic Mycobacterium tuberculosis infection by CD4 KLRG1-, IL-2-secreting central memory cells. J. Immunol., 2013, vol. 190, pp. 6311–6319. doi: 10.4049/jimmunol.1300248
  11. Ma J., Tian M., Fan X., Yu Q., Jing Y., Wang W., Li L., Zhou Z. Mycobacterium tuberculosis multistage antigens confer comprehensive protection against pre- and post-exposure infections by driving Th1-type T cell immunity. Oncotarget, 2016, vol. 7, no. 39, pp. 63804–63815. doi: 10.18632/oncotarget.11542
  12. Moliva J.I., Turner J., Torrelles J.B. Immune responses to bacillus Calmette–Guérin vaccination: why do they fail to protect against Mycobacterium tuberculosis? Front. Immunol., 2017, vol. 8: 407. doi: 10.3389/fimmu.2017.00407
  13. Nandakumar S., Kannanganat S., Dobos K.M., Lucas M., Spencer J.S., Amara R.R., Plikaytis B.B., Posey J.E., Sable S.B. Boosting BCG-primed responses with a subunit Apa vaccine during the waning phase improves immunity and imparts protection against Mycobacterium tuberculosis. Sci. Rep., 2016, vol. 6: 25837. doi: 10.1038/srep25837
  14. Perdomo C., Zedler U., Kühl A.A., Lozza L., Saikali P., Sander L.E., Vogelzang A., Kaufmann S.H., Kupz A. Mucosal BCG vaccination induces protective lung-resident memory T cell populations against tuberculosis. MBio, 2016, vol. 7, no. 6: e.01686. doi: 10.1128/mBio.01686-16
  15. Romanova J., Krenn B.M., Wolschek M., Ferko B., Romanovskaja-Romanko E., Morokutti A., Shurygina A.P., Nakowitsch S., Ruthsatz T., Kiefmann B., König U., Bergmann M., Sachet M., Balasingam S., Mann A., Oxford J., Slais M., Kiselev O., Muster T., Egorov A. Preclinical evaluation of a replication-deficient intranasal DeltaNS1 H5N1 influenza vaccine. PLoS One, 2009, vol. 4, no. 6: e.5984. doi: 10.1371/journal.pone.0005984
  16. Ryan A.A., Nambiar J.K., Wozniak T.M., Roediger B., Shklovskaya E., Britton W.J., Fazekas de St Groth B., Triccas J.A. Antigen load governs the differential priming of CD8 T cells in response to the bacille Calmette Guerin vaccine or Mycobacterium tuberculosis infection. J. Immunol., 2009, vol. 182, no. 11, pp. 7172–7177. doi: 10.4049/jimmunol.0801694
  17. Xu Y., Yang E., Wang J., Li R., Li G., Liu G., Song N., Huang Q., Kong C., Wang H. Prime-boost bacillus Calmette-Guérin vaccination with lentivirus-vectored and DNA-based vaccines expressing antigens Ag85B and Rv3425 improves protective efficacy against Mycobacterium tuberculosis in mice. Immunology, 2014, vol. 143, no. 2, pp. 277–286. doi: 10.1111/imm.12308
  18. Zhang M., Dong C., Xiong S. Heterologous boosting with recombinant VSV-846 in BCG-primed mice confers improved protection against Mycobacterium infection. Hum. Vaccin. Immunother., 2017, vol. 13, no. 4, pp. 816–822. doi: 10.1080/21645515.2016.1261229
  19. Заболотных Н.В., Шурыгина А.-П.С., Виноградова Т.И., Витовская М.Л., Хайруллин Б.М., Сандыбаев Н.Т., Бузицкая Ж.В., Стукова М.А.. Усиление протективного эффекта вакцины БЦЖ при мукозальной буст-иммунизации гриппозным вектором, экспрессирующим микобактериальные белки ESAT-6 и Ag85A // Биофармацевтический журнал. – 2016.- Т.8, №:6. – С.25-31.
  20. Bai C., He J., Niu H., Hu L., Luo Y., Liu X., Peng L., Zhu B. Prolonged intervals during Mycobacterium tuberculosis subunit vaccine boosting contributes to eliciting immunity mediated by central memory-like T cells. Tuberculosis, 2018, Vol. 110, pp.104-111.
  21. Behar S. M. Antigen-Specific CD8+ T Cells and Protective Immunity to Tuberculosis. Adv. Exp. Med. Biol. 2013, Vol. 783, pp.141–163.
  22. Beverley P.C., Sridhar S., Lalvani A., Tchilian E.Z.. Harnessing local and systemic immunity for vaccines against tuberculosis. Mucosal Immunol. 2014, Vol. 7, no. 1, pp.20-26.
  23. Cha S.B., Kim W.S., Kim J.S., Kim H.M., Kwon K.W., Han S.J., Cho S.N., Coler R.N., Reed S.G., Shin S.J. Pulmonary immunity and durable protection induced by the ID93/GLA-SE vaccine candidate against the hyper-virulent Korean Beijing Mycobacterium tuberculosis strain K. Vaccine, 2016, Vol. 34, no. 19, pp.2179-2187.
  24. Ding Y., Zheng H., Feng C., Wang B., Liu C., Mi K., Cao H., Meng S. Heat-Shock Protein gp96 Enhances T Cell Responses and Protective Potential to Bacillus Calmette-Guérin Vaccine. Scand. J. Immunol. 2016, Vol. 84, no. 4, pp.222-228.
  25. Kaveh D.A., Garcia-Pelayo M.C., Hogarth P.J. Persistent BCG bacilli perpetuate CD4 T effector memory and optimal protection against tuberculosis. Vaccine, 2014, Vol. 32, pp. 6911-6918.
  26. Kim W.S., Kim J.S., Kim H.M., Kwon K.W., Eum S.Y., Shin SJ. Comparison of immunogenicity and vaccine efficacy between heat-shock proteins, HSP70 and GrpE, in the DnaK operon of Mycobacterium tuberculosis. Sci. Rep., 2018
  27. , Vol. 8, no. 1, p.14411.
  28. Liang J., Teng X., Yuan X., Zhang Y., Shi C., Yue T., Zhou L., Li J., Fan X. Enhanced and durable protective immune responses induced by a cocktail of recombinant BCG strains expressing antigens of multistage of Mycobacterium tuberculosis. Mol. Immunol., 2015, Vol. 66, no. 2, pp.392-401.
  29. Lindenstrom T., Knudsen N. P., Agger E. M. & Andersen P. Control of chronic Mycobacterium tuberculosis infection by CD4 KLRG1- IL-2-secreting central memory cells. J. Immunol. 2013, Vol. 190, pp.6311–6319.
  30. Ma J., Tian M., Fan X., Yu Q., Jing Y., Wang W., Li L., Zhou Z. Mycobacterium tuberculosis multistage antigens confer comprehensive protection against pre- and post-exposure infections by driving Th1-type T cell immunity. Oncotarget., 2016, Vol. 7, no. 39, pp.63804-63815.
  31. Moliva J.I., Turner J., Torrelles J.B. Immune Responses to Bacillus Calmette-Guérin Vaccination: Why Do They Fail to Protect against Mycobacterium tuberculosis? Front. Immunol., 2017, Vol. 8, p. 407.
  32. Nandakumar S., Kannanganat S., Dobos K. M., Lucas M., Spencer J.S., Amara R.R.,Plikaytis B. B., Posey J.E., Sable S. B. Boosting BCG-primed responses with a subunit Apa vaccine during the waning phase improves immunity and imparts protection against Mycobacterium tuberculosis. Sci. Rep., 2016, Vol. 6, p.25837.
  33. Perdomo C., Zedler U., Kühl A.A., Lozza L., Saikali P., Sander L.E., Vogelzang A., Kaufmann S.H., Kupz A. Mucosal BCG Vaccination Induces Protective Lung-Resident Memory T Cell Populations against Tuberculosis. MBio., 2016, Vol. 7, no. 6, pp. e.01686.
  34. Romanova J., Krenn B.M., Wolschek M., Ferko B., Romanovskaja-Romanko E., Morokutti A., Shurygina A.P., Nakowitsch S., Ruthsatz T., Kiefmann B., König U., Bergmann M., Sachet M., Balasingam S., Mann A., Oxford J., Slais M., Kiselev O., Muster T., Egorov A. Preclinical evaluation of a replication-deficient intranasal DeltaNS1 H5N1 influenza vaccine. PLoS One, 2009, Vol. 4, no. 6, pp. e.5984.
  35. Ryan AA, Nambiar JK, Wozniak TM, Roediger B, Shklovskaya E, Britton WJ, Fazekas de St Groth B, Triccas JA. Antigen load governs the differential priming of CD8 T cells in response to the bacille Calmette Guerin vaccine or Mycobacterium tuberculosis infection. J. Immunol., 2009, Vol. 182, no. 11, pp. 7172-7177.
  36. Xu Y., Yang E., Wang J., Li R., Li G., Liu G., Song N., Huang Q., Kong C., Wang H. Prime-boost bacillus Calmette-Guérin vaccination with lentivirus-vectored and DNA-based vaccines expressing antigens Ag85B and Rv3425 improves protective efficacy against Mycobacterium tuberculosis in mice. Immunology. 2014, Vol. 143, no. 2, pp. 277-286.
  37. Zhang M., Dong C., Xiong S. Heterologous boosting with recombinant VSV-846 in BCG-primed mice confers improved protection against Mycobacterium infection. Hum. Vaccin. Immunother., 2017, Vol. 13, no. 4, pp. 816–822.
  38. Zabolotnykh N.V., Vinogradova T.I., Shurygina A-P.S., Khairullin B.M., Sandybaev N.T., Buzitskaya Zh.V., Stukova M.A. Mucosal immunization with influenza vector expressing ESAT-6 and Ag85A antigens of M. tuberculosis enhances protective effect of BCG vaccine. Journal of Biopharmaceuticals, 2016, Vol. 8, no. 6, pp. 25-31.
  39. -
  40. -
  41. -
  42. -
  43. -
  44. -
  45. -
  46. -
  47. -
  48. -
  49. -
  50. -
  51. -
  52. -
  53. -
  54. -
  55. -
  56. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1472979217304262?via%3Dihub
  57. https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-1-4614-6111-1_8
  58. https://www.nature.com/articles/mi201399
  59. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264410X16003406?via%3Dihub
  60. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/sji.12463
  61. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264410X14014315?via%3Dihub
  62. https://www.nature.com/articles/s41598-018-32799-z
  63. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0161589015003764?via%3Dihub
  64. http://www.jimmunol.org/content/190/12/6311
  65. http://www.oncotarget.com/index.php?journal=oncotarget&page=article&op=view&path[]=11542&path[]=47318
  66. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2017.00407/full
  67. https://www.nature.com/articles/srep25837
  68. https://mbio.asm.org/content/7/6/e01686-16
  69. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0005984
  70. http://www.jimmunol.org/content/182/11/7172
  71. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/imm.12308
  72. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21645515.2016.1261229

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Шурыгина А.С., Заболотных Н.В., Виноградова Т.И., Васильев К.А., Бузицкая Ж.В., Стукова М.А., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 64788 от 02.02.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах