СОЗДАНИЕ ИММУНОГЕНА ПРОТИВ ВИРУСА ПАПИЛЛОМЫ ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ ХИМЕРНОГО РЕКОМБИНАНТНОГО БЕЛКА L2E7

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рак шейки матки является одним из наиболее распространенных видов новообразований, занимая 7 место в мире среди всех злокачественных опухолей, и вторым по распространенности онкологическим заболеванием у женщин. Необходимым условием развития рака шейки матки является наличие в клетке ДНК вируса папилломы человека (ВПЧ): ДНК ВПЧ найдено в 99,7% случаев заболевания. Помимо рака шейки матки, ДНК ВПЧ обнаружено в 85% случаев рака прямой кишки, 50% рака вульвы, вагины и пениса, 20% ротоглоточного рака и 10% гортани и рака пищевода. В России количество женщин, вновь заболевших раком шейки матки в 2009 г., составляет 14 000 человек. По сравнению с 1999 г. рост заболеваемости населения составил 19%. Наиболее эффективной мерой в профилактике практически любой инфекции признана вакцинация. В настоящее время в России доступны две вакцины (Церварикс и Гардасил) против вируса папилломы человека, производимые в Бельгии и Нидерландах соотвественно. Церварикс представляет собой бивалентную вакцину, состоящую из вирусоподобных частиц, образуемых при самосборке капсидного вирусного белка L1 ВПЧ типа 16 и 18 (онкогенные штаммы вируса, найденные примерно у 70% больных раком шейки матки). В этом препарате белок L1 ВПЧ экспрессируется в рекомбинантном бакуловирусном векторе; вируспоподобные частицы каждого вирусного штамма производятся отдельно и затем объединяются в один препарат. Гардасил аналогичен Цервариксу, однако в качестве продуцентов используются дрожжи S. cerevisiae, и в препарат добавлены вирусоподобные частицы вирусов папилломы человека неонкогенных типов 6 и 11. Таким образом Гардасил является квадривалентной ВПЧ-6/11/16/18 вакциной. Эти вакцины весьма эффективны в предотвращении инфицирования вирусом и не имеют значимых побочных эффектов, однако они обладают и рядом минусов. В первую очередь это высокая стоимость из-за необходимости их экспрессии в эукариотических клетках. Во-вторых, это их штаммоспецифичность, из-за которой вакцины полностью эффективны только против штаммов вируса, представленных в вакцине. В-третьих, это отсутствие терапевтической (лечение уже установившейся инфекции) ценности данных вакцин. В литературе показано, что N-конец вирусного белка L2 способен генерировать нештаммоспецифичные нейтрализующие антитела, блокирующие проникновение вируса в клетку. Белок Е7 является вирусным онкогеном, отвечающим за неконтролируемую пролиферацию зараженных клеток, что в хронических случаях приводит к опухолевой трансформации. Этот белок по причине своей незаменимости, как для жизненного цикла вируса, так и для поддержания опухолевого фенотипа раковых клеток, является привлекательной целью терапевтической вакцины. Таким образом, недостатков Гардасила и Церварикса была бы лишена вакцина на основе белков L2 и E7 вируса папилломы человека. Создан штамм-продуцент белка на основе клеток E. coli, белок очищен в восстановительных денатурирующих условиях металлоаффинной хроматографией и рефолдирован путем последовательного удаления мочевины и меркаптоэтанола.

Об авторах

И. С. Малахов

ФГУП Государственный НИИ особо чистых биопрепаратов ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия

Автор, ответственный за переписку.
Email: ipatyi.malakhov@yahoo.com

магистр биологии, инженер 1 категории лаборатории генетической инженерии вакцин

Россия

Р. И. Аль-Шехадат

ФГУП Государственный НИИ особо чистых биопрепаратов ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия

Email: ipatyi.malakhov@yahoo.com

к.б.н., зам. зав. лабораторией генетической инженерии вакцин

Россия

И. В. Духовлинов

ФГУП Государственный НИИ особо чистых биопрепаратов ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия

Email: ipatyi.malakhov@yahoo.com

к.б.н., зав. лабораторией генетической инженерии вакцин

Россия

А. С. Симбирцев

ФГУП Государственный НИИ особо чистых биопрепаратов ФМБА России, Санкт-Петербург, Россия

Email: ipatyi.malakhov@yahoo.com

член-корреспондент РАН, д.б.н., профессор, директор

Россия

Список литературы

  1. Ярилин А.А. Иммунология. ГЭОТАР Медиа, 2010. 752 с. [Yarilin A.A. Immunologiya [Immunology]. Мoscow: GEOTAR-Media, 2010, 752 p.]
  2. Anfinsen C.B., Haber E., Sela M., White F.H. The kinetics of formation of native ribonuclease during oxidation of the reduced polypeptide chain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1961, vol. 47, no. 9, p. 1309. doi: 10.1073/pnas.47.9.1309
  3. Baseman J.G., Koutsky L.A. The epidemiology of human papillomavirus infections. J. Clin. Virol., 2005, vol. 32, pp. 16–24. doi: 10.1016/j.jcv.2004.12.008
  4. Bosch F.X., De Sanjosé S. Human papillomavirus and cervical cancer — burden and assessment of causality. J. Natl. Cancer Inst., 2003, vol. 2003, no. 31, pp. 3–13. doi: 10.1093/oxfordjournals.jncimonographs.a003479
  5. Bzhalava D., Eklund C., Dillner J. International standardization and classification of human papillomavirus types. Virology, 2015, vol. 476, pp. 341–344. doi: 10.1016/j.virol.2014.12.028
  6. Campo M.S., Grindlay G.J., O’Neil B.W., Chandrachud L.M., McGarvie G.M., Jarrett W.F. Prophylactic and therapeutic vaccination against a mucosal papillomavirus. J. Gen. Virol., 1993, vol. 74, pp. 945–953. doi: 10.1099/0022-1317-74-6-945
  7. Campos S.K., Ozbun M.A. Two highly conserved cysteine residues in HPV16 L2 form an intramolecular disulfide bond and are critical for infectivity in human keratinocytes. PLoS One, 2009, vol. 4, no. 2, e4463. doi: 10.1371/journal.pone.0004463
  8. Christensen N.D., Cladel N.M., Reed C.A., Budgeon L.R., Embers M.E., Skulsky D.M., McClements W.L., Ludmerer S.W., Jansen K.U. Hybrid papillomavirus L1 molecules assemble into virus-like particles that reconstitute conformational epitopes and induce neutralizing antibodies to distinct HPV types. Virology, 2001, vol. 291, no. 2, pp. 324–334. doi: 10.1006/viro.2001.1220
  9. Creighton T.E. Kinetic study of protein unfolding and refolding using urea gradient electrophoresis. J. Mol. Biol., 1980, vol. 137, no. 1. pp. 61–80. doi: 10.1016/0022-2836(80)90157-6
  10. Daayana S., Elkord E., Winters U., Pawlita M., Roden R., Stern P.L., Kitchener H.C. Phase II trial of imiquimod and HPV therapeutic vaccination in patients with vulval intraepithelial neoplasia. Br. J. Cancer, 2010, vol. 102, no. 7, pp. 1129–1136. doi: 10.1038/ sj.bjc.6605611
  11. Demurtas O.C., Massa S., Ferrante P., Venuti A., Franconi R., Giuliano G.A. Chlamydomonas-derived Human Papillomavirus 16 E7 vaccine induces specific tumor protection. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 4, pp. E61473. doi: 10.1371/journal.pone.0061473
  12. Fang-Cheng Z., Gang C., Jie W., Su-Feng J., Yun-Shui J., Men G., Jian-Buo L., Li Z., Zian M., Houwen T. Evaluation of pre-clinical efficacy to HPV16 L2E6E7 vaccine and HPV16 E6E7 adenovirus-5 vector vaccine with different dosages and prime-booster regiments in mouse model. J. Vaccines Vaccin., 2013, vol. 4, pp. 1–4. doi: 10.4172/2157-7560.1000189
  13. Frazer I.H. Prevention of cervical cancer through papillomavirus vaccination. Nat. Rev. Immunol., 2004, vol. 4, no. 1, pp. 46–55. doi: 10.1038/nri1260
  14. Gambhira R., Karanam B., Jagu S., Roberts J.N., Buck C.B., Bossis I., Alphs H., Culp T., Neil D., Christensen N.D., Roden R.B. A protective and broadly cross-neutralizing epitope of human papillomavirus L2. J. Virol., 2007, vol. 81, no. 24, pp. 13927–13931. doi: 10.1128/JVI.00936-07
  15. Gambhira R., Jagu S., Karanam B., Gravitt P.E., Culp T.D., Christensen N.D., Roden R.B. Protection of rabbits against challenge with rabbit papillomaviruses by immunization with the N terminus of human papillomavirus type 16 minor capsid antigen L2. J. Virol., 2007, vol. 81, no. 21, pp. 11585–11592. doi: 10.1128/JVI.01577-07
  16. Govan V.A. A novel vaccine for cervical cancer: quadrivalent human papillomavirus (types 6, 11, 16 and 18) recombinant vaccine (Gardasil®). Ther. Clin. Risk Manag., 2008, vol. 4, no. 1, p. 65. doi: 10.2147/TCRM.S856
  17. Heck D.V., Yee C.L., Howley P.M., Münger K. Efficiency of binding the retinoblastoma protein correlates with the transforming capacity of the E7 oncoproteins of the human papillomaviruses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1992, vol. 89, no. 10, pp. 4442–4446. doi: 10.1073/pnas.89.10.4442
  18. International Agency for Research on Cancer, IARC Working group on the evaluation of carcinogenic risks to humans. IARC monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans. IARC, 2012, vol. 100B. doi: 10.1016/s0378-8741(03)00216-2
  19. Invitrogen. Ni-NTA purification system. User manual. Catalog nos. K950-01, K951-01, K952-01, K953-01, K954-01, R901-01, R901-10, R 901-15. Version C. 25-0496, 2006, 32 p.
  20. Jagu S., Karanam B., Gambhira R., Chivukula S.V., Chaganti R.J., Lowy D.R., Schiller J.T., Roden R.B. Concatenated multi-type L2 fusion proteins as candidate prophylactic panhuman papillomavirus vaccines. J. Natl. Cancer Inst., 2009, vol. 101, no. 11, pp. 782–792. doi: 10.1093/jnci/djp106
  21. Jagu S., Kwak K., Karanam B., Huh W. K., Damotharan V., Chivukula S.V., Roden R.B. Optimization of multimeric human papillomavirus L2 vaccines. PLoS One, 2013, vol. 8, no. 1, e55538. doi: 10.1371/journal.pone.0055538
  22. Jagu S., Kwak K., Garcea R.L., Roden R.B. Vaccination with multimeric L2 fusion protein and L1 VLP or capsomeres to broaden protection against HPV infection. Vaccine, 2010, vol. 28, no. 28, pp. 4478–4486. doi: 10.1016/j.vaccine.2010.04.039
  23. Jarrett W.F., O’Neil B.W., Gaukroger J.M., Smith K.T., Laird H.M., Campo M.S. Studies on vaccination against papillomaviruses: the immunity after infection and vaccination with bovine papillomaviruses of different types. Vet. Rec., 1990, vol. 126, no. 19, pp. 473–475. doi: 10.1136/vr.126.19.473
  24. Kalnin K., Tibbitts T., Yan Y., Stegalkina S., Shen L., Costa V., Sabharwal R., Anderson S.F., Day P.M., Christensen N., Schiller J.T., Jagu S., Roden R.B., Almond J., Kleanthous H. Low doses of flagellin-L2 multimer vaccines protect against challenge with diverse papillomavirus genotypes. Vaccine, 2014, vol. 32, no. 28, pp. 3540–3547. doi: 10.1016/j.vaccine.2014.04.032
  25. Karanam B., Gambhira R., Peng S., Jagu S., Kim D.J., Ketner G.W., Stern P.L., Adams R.J., Roden R.B. Vaccination with HPV16 L2E6E7 fusion protein in GPI-0100 adjuvant elicits protective humoral and cell-mediated immunity. Vaccine, 2009, vol. 27, no. 7, pp. 1040–1049. doi: 10.1016/j.vaccine.2008.11.099
  26. Kawana K., Adachi K., Kojima S., Taguchi A., Tomio K., Yamashita A., Nishida H., Nagasaka K., Arimoto T., Yokoyama T., Wada-Hiraike O., Oda K., Sewaki T., Osuga Y., Fujii, T. Oral vaccination against HPV E7 for treatment of cervical intraepithelial neoplasia grade 3 (CIN3) elicits E7-specific mucosal immunity in the cervix of CIN3 patients. Vaccine, 2014, vol. 32, no. 47, pp. 6233–6239. doi: 10.1016/j.vaccine.2014.09.020
  27. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 1970, vol. 227, pp. 680–685. doi: 10.1016/0022-2836(73)90198-8
  28. Malagón T., Drolet M., Boily M.C., Franco E. L., Jit M., Brisson J., Brisson M. Cross-protective efficacy of two human papillomavirus vaccines: a systematic review and meta-analysis. Lancet Infect. Dis., 2012, vol. 12, no. 10, pp. 781–789. doi: 10.1016/ S1473-3099(12)70187-1
  29. Monie A., Hung C.F., Roden R., Wu T.C. Cervarix™: a vaccine for the prevention of HPV 16, 18-associated cervical cancer. Biologics., 2008, vol. 2, no. 1, pp. 107. doi: 10.2147/BTT.S1877
  30. Ohlenschläger O., Seiboth T., Zengerling H., Briese L., Marchanka A., Ramachandran R., Baum M., Korbas M., Meyer-Klaucke W., Dürst M., Görlach M. Solution structure of the partially folded high-risk human papilloma virus 45 oncoprotein E7. Oncogene, 2006, vol. 25, no. 44, pp. 5953–5959. doi: 10.1038/sj.onc.1209584
  31. Pastrana D.V., Buck C.B., Pang Y.S., Thompson C.D., Castle P.E., Fitzgerald P.C., Kjaerd S.K., Lowyand D.R., Schiller J.T. Reactivity of human sera in a sensitive, high-throughput pseudovirus-based papillomavirus neutralization assay for HPV16 and HPV18. Virology, 2004, vol. 321, no. 2, pp. 205–216. doi: 10.1016/j.virol.2003.12.027
  32. QIAGEN. Compatibility of reagents with Ni-NTA. QIAGEN, 2006.
  33. Roden R.B., Yutzy W.H., Fallon R., Inglis S., Lowy D.R., Schiller J.T. Minor capsid protein of human genital papillomaviruses contains subdominant, cross-neutralizing epitopes. Virology, 2000, vol. 270, no. 2, pp. 254–257. doi: 10.1006/viro.2000.0272
  34. Rogovskaya S.I., Shabalova I.P., Mikheeva I.V., Minkina G.N., Podzolkova N.M., Shipulina O.Y., Sultanov S.N., Kosenko I.A., Brotons M., Buttmann N., Dartell M., Arbyn M., Syrjänen S., Poljak M. Human papillomavirus prevalence and type-distribution, cervical cancer screening practices and current status of vaccination implementation in Russian Federation, the Western Countries of the former Soviet Union, Caucasus Region and Central Asia. Vaccine, 2013, vol. 31, pp. H46–H58. doi: 10.1016/j.vaccine.2013.06.043
  35. Roy A., Kucukural A., Zhang Y. I-TASSER: a unified platform for automated protein structure and function prediction. Nat. Protoc., 2010, vol. 5, no. 4, pp. 725–738. doi: 10.1038/nprot.2010.5
  36. Schiller J.T., Castellsagué X., Villa L.L., Hildesheim A. An update of prophylactic human papillomavirus L1 virus-like particle vaccine clinical trial results. Vaccine, 2008, vol. 26, pp. K53–K61. doi: 10.1016/j.vaccine.2008.06.002
  37. Studier F.W. Protein production by auto-induction in high density shaking cultures. Protein Expr. Purif., 2005, vol. 41, no. 1, pp. 207–234. doi: 10.1016/j.pep.2005.01.016
  38. Thompson H.S.G., Davies M.L., Watts M.J., Mann A.E., Holding F.P., O’Neill T., Beech J.T., Thompson S.J., Leesman G.D., Ulrich J.T. Enhanced immunogenicity of a recombinant genital warts vaccine adjuvanted with monophosphoryl lipid A. Vaccine, 1998, vol. 16, no. 20, pp. 1993–1999. doi: 10.1016/S0264-410X(98)00088-7
  39. Tsumoto K., Ejima D., Kumagai I., Arakawa T. Practical considerations in refolding proteins from inclusion bodies. Protein Expr. Purif., 2003, vol. 28, no. 1, pp. 1–8. doi: 10.1016/S1046-5928(02)00641-1
  40. Van Doorslaer K., Reimers L.L., Studentsov Y.Y., Einstein M.H., Burk R.D. Serological response to an HPV16 E7 based therapeutic vaccine in women with high-grade cervical dysplasia. Gynecol. Oncol., 2010, vol. 116, no. 2, pp. 208–212. doi: 10.1016/j.ygyno.2009.05.044
  41. Wick D.A., Webb J.R. A novel, broad spectrum therapeutic HPV vaccine targeting the E7 proteins of HPV16, 18, 31, 45 and 52 that elicits potent E7-specific CD8T cell immunity and regression of large, established, E7-expressing TC-1 tumors. Vaccine, 2011, vol. 29, no. 44, pp. 7857–7866. doi: 10.1016/j.vaccine.2011.07.090
  42. Xiong A.S., Yao Q.H., Peng R.H., Li X., Fan H.Q., Cheng Z.M., Li Y. A simple, rapid, high-fidelity and cost-effective PCR-based two-step DNA synthesis method for long gene sequences. Nucleic Acids Res., 2004, vol. 32, no. 12, pp. e98–e98. doi: 10.1093/nar/ gnh094
  43. Yang J., Yan R., Roy A., Xu D., Poisson J., Zhang Y. The I-TASSER Suite: protein structure and function prediction. Nat. Methods, 2015, vol. 12, no. 1, pp. 7–8. doi: 10.1038/nmeth.3213
  44. Zhang Y. I-TASSER server for protein 3D structure prediction. BMC bioinformatics, 2008, vol. 9, no. 1, p. 40. doi: 10.1186/1471-2105-9-40

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Малахов И.С., Аль-Шехадат Р.И., Духовлинов И.В., Симбирцев А.С., 2017

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