Различия в аминокислотном составе антигенных эпитопов белка VP7 российских ротавирусов с генотипом G9 и вакцинных штаммов RotaTeq, Rotavac и Rotarix

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Ротавирусы группы А (РВА) с генотипом G9P[8] являются распространенной причиной острого гастроэнтерита среди детей в России. На территории Нижнего Новгорода доля этого генотипа в типовой структуре ротавируса в сезон 2016–2017 гг. достигла 63,1%. В мире для специфической профилактики ротавирусной инфекции широко применяют две вакцины (RotaTeq и Rotarix). Кроме этого, на базе штамма G9P[8] разработана индийская вакцина Rotavac, которая применяется на региональном уровне. Поскольку штаммы ротавируса, входящие в состав вакцин, были изолированы более 30 лет назад, представляет научно-практический  интерес проведение филогенетического анализа и сравнительного анализа антигенных эпитопов российских и вакцинных штаммов. В настоящем исследовании впервые проведен сравнительный анализ аминокислотного состава В- и Т-клеточных эпитопов белка VP7 ротавируса с генотипом G9 российских и вакцинных штаммов RotaTeq, Rotarix и Rotavac. Материалы и методы. Материалом для исследования служили нуклеотидные и аминокислотные последовательности гена VP7 РВА с генотипом G9. Ротавирусы были выявлены у детей, госпитализированных с острым гастроэнтеритом в инфекционный стационар Нижнего Новгорода в период 2011–2016 гг. Результаты. Филогенетический анализ нуклеотидных последовательностей гена VP7 показал, что нижегородские штаммы принадлежат аллелю G9-III.  На основе выведенных аминокислотных последовательностей VP7 проанализировано  3 В-клеточных эпитопа (7–1a,  7–1b  и 7–2) и 2 Т-клеточных эпитопа (16–28 а.о. и 40–52 а.о.). Наименьшее количество замен было показано для вакцины RotaTeq (0–3 а.о. на эпитоп), зарегистрированной в России. Аналогично (0–3 а.о. замены на эпитоп), было показано при сравнении нижегородских изолятов РВА с вакцинным штаммом в составе Rotavac. Наибольшее количество аминокислотных различий обнаружено между вакцинным штаммом Rotarix и нижегородскими изолятами РВА (3–10 а.о. на эпитоп). Заключение. В настоящей работе проведен филогенетический анализ, а также выявлены различия в аминокислотном составе антигенных сайтов белка VP7 РВА, между нижегородскими ротавирусами с генотипом G9 и штаммами в составе вакцин RotaTeq, Rotavac и Rotarix. Накопление мутаций в антигенных эпитопах может способствовать ускользанию вируса от иммунного ответа. В связи с этим, для оценки возможного воздействия вакцин на типовую структуру популяции РВА и контроля за появлением измененных антигенных вариантов необходим постоянный молекулярный мониторинг циркулирующих РВА.

Об авторах

О. В. Морозова

ФБУН Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора; ФГБОУ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: olga.morozova.bsc@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8058-8187

Морозова Ольга Владимировна - младший научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций ФБУН ННИИЭМ им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора; аспирант кафедры молекулярной биологии и иммунологии Института биологии и биомедицины ФГБОУ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского.

603950, Нижний Новгород, ул. Малая Ямская, 71.

Тел.: 8 (831) 469-79-11 (служебн.); 8 (952) 458-12-71 (моб.).

Россия

Т. А. Сашина

ФБУН Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: tatyana.sashina@gmail.com

Сашина Татьяна Александровна - научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций ФБУН ННИИЭМ им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора.

603950, Нижний Новгород, ул. Малая Ямская, 71.

Россия

Н. В. Епифанова

ФБУН Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора

Email: mevirfc@rambler.ru

Епифанова Наталия Владимировна - ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций ФБУН ННИИЭМ им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора.

603950, Нижний Новгород, ул. Малая Ямская, 71.

Россия

Н. А. Новикова

ФБУН Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора; ФГБОУ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: novikova_na@mail.ru

Новикова Надежда Алексеевна - доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций ФБУН ННИИЭМ им. академика И.Н. Блохиной Роспотребнадзора; профессор кафедры молекулярной биологии и иммунологии Института биологии и биомедицины ФГБОУ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского.

603950, Нижний Новгород, ул. Малая Ямская, 71.

Россия

Список литературы

  1. Бахтояров Г.Н., Киселев И.С., Зверев В.В., Файзулоев Е.Б. Оценка эффективности применения мультиплексной ПЦР в режиме реального времени для генотипирования ротавирусов группы А // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2014. № 4. С. 43–49.
  2. Епифанова Н.В., Морозова О.В., Сашина Т.А., Новикова Н.А. Характеристика ротавируса генотипа G9, выявленного в Нижнем Новгороде в 2011–2012 годах // Медицинский алфавит. 2013. Т. 4, № 24. С. 20–26.
  3. Жираковская Е.В., Аксанова Р.Х., Горбунова М.Г., Тикунов А.Ю., Курильщиков А.М., Соколов С.Н., Нетесов С.В., Тикунова Н.В. Генетическое разнообразие изолятов ротавирусов группы А, выявленных в Западной Сибири в 2007–2011 гг. // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2012. № 4. С. 33–41.
  4. Рычкова О.А., Казакевич Н.В., Дубинина О.А., Шарухо Г.В., Курбатсая М.А., Иванова Г.Н., Подколзин А.Т., Суглобова С.Н., Сенникова Н.П., Лылова Т.П., Куличенко М.П. Профилактика ротавирусной инфекции: путь расширения региональной программы вакцинации Тюменской области // Фарматека. 2016. № 11. С. 106–111.
  5. Харит С.М., Бехтерева М.К., Лобзин Ю.В., Рудакова А.В., Подколзин А.Т., Тикунов Н.В. Оценка бремени ротавирусных гастроэнтеритов как обоснование необходимости плановой вакцинации // Медицинский совет. 2017. № 4. С. 73–78.
  6. Abdel-Moneim A.S., Al-Malky M.I., Alsulaimani A.A., Abuelsaad A.S., Mohamed I., Ismail A.K. Sequence diversity of VP4 and VP7 genes of human rotavirus strains in Saudi Arabia. Foodborne Pathog. Dis., 2015, vol. 12, no. 12, pp. 937–944. doi: 10.1089/fpd.2015.1990
  7. Aoki S.T., Settembre E.C., Trask S.D., Greenberg H.B., Harrison S.C., Dormitzer P.R. Structure of rotavirus outer-layer protein VP7 bound with a neutralizing Fab. Science, 2009, vol. 12, no. 324 (5933), pp. 1444–1447. doi: 10.1126/science.1170481
  8. Bhandari N., Rongsen-Chandola T., Bavdekar A., John J., Antony K., Taneja S., Goyal N., Kawade A., Kang G., Rathore S.S., Juvekar S., Muliyil J., Arya A., Shaikh H., Abraham V., Vrati S., Proschan M., Kohberger R., Thiry G., Glass R., Greenberg H.B., Curlin G., Mohan K., Harshavardhan G.V., Prasad S., Rao T.S., Boslego J., Bhan M.K., India Rotavirus Vaccine Group. Efficacy of a monovalent human-bovine (116E) rotavirus vaccine in Indian infants: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet, 2014, vol. 383 (9935), no. 21, pp. 2136–2143. doi: 10.1016/j.vaccine.2014.04.079
  9. Dang D.A., Nguyen V.T., Vu D.T., Nguyen T.H., Nguyen D.M., Yuhuan W., Baoming J., Nguyen D.H., Le T.L., Rotavin-M1 Vaccine Trial Group. A dose-escalation safety and immunogenicity study of a new live attenuated human rotavirus vaccine (Rotavin-M1) in Vietnamese children. Vaccine, 2012, vol. 27, no. 30, suppl. 1, pp. 114–121. doi: 10.1016/j.vaccine.2011.07.118
  10. Desselberger U., Huppertz H.I. Immune responses to rotavirus infection and vaccination and associated correlates of protection. J. Infect. Dis., 2011, vol. 15, no. 203 (2), pp. 188–195. doi: 10.1093/infdis/jiq031
  11. Drummond A.J., Suchard M.A., Xie D., Rambaut A. Bayesian phylogenetics with BEAUTi and the BEAST 1.7. Mol. Biol. Evol., 2012, vol. 29, no. 8, pp. 1969–1973. doi: 10.1093/molbev/mss075
  12. Fu C., He Q., Xu J., Xie H., Ding P., Hu W., Dong Z., Liu X., Wang M. Effectiveness of the Lanzhou lamb rotavirus vaccine against gastroenteritis among children. Vaccine, 2012, vol. 17, no. 31 (1), pp. 154–158. doi: 10.1016/j.vaccine.2012.10.078
  13. Honeyman M.C., Stone N.L., Falk B.A., Nepom G., Harrison L.C. Evidence for molecular mimicry between human T cell epitopes in rotavirus and pancreatic is let autoantigens. J. Immunol., 2010, vol. 184, no. 4, pp. 2204–2210. doi: 10.4049/jimmunol.0900709
  14. Kirkwood C., Masendycz P.J., Coulson B.S. Characteristics and location of cross-reactive and serotype-specific neutralization sites on VP7 of human G type 9 rotaviruses. Virology, 1993, vol. 196, no. 1, pp. 79–88.
  15. Kulkarni R., Arora R., Arora R., Chitambar S.D. Sequence analysis of VP7 and VP4 genes of G1P[8] rotaviruses circulating among diarrhoeic children in Pune, India: a comparison with Rotarix and RotaTeq vaccine strains. Vaccine, 2014, vol. 11, no. 32, suppl. 1, pp. 75–83. doi: 10.1016/j.vaccine.2014.03.080
  16. Matthijnssens J., Heylen E., Zeller M., Rahman M., Lemey P., Van Ranst M. Phylodynamic analyses of rotavirus genotypes G9 and G12 underscore their potential for swift global spread. Mol. Biol. Evol., 2010, vol. 27, no. 10, pp. 2431–2436. doi: 10.1093/molbev/msq137
  17. Morozova O.V., Sashina T.A., Fomina S.G., Novikova N.A. Comparative characteristics of the VP7 and VP4 antigenic epitopes of the rotaviruses circulating in Russia (Nizhny Novgorod) and the Rotarix and RotaTeq vaccines. Arch. Virol., 2015, vol. 160, no. 7, pp. 1693–1703. doi: 10.1007/s00705-015-2439-6
  18. Mouna B.H., Hamida-Rebaï M.B., Heylen E., Zeller M., Moussa A., Kacem S., Van Ranst M., Matthijnssens J., Trabelsi A. Sequence and phylogenetic analyses of human rotavirus strains: comparison of VP7 and VP8(*) antigenic epitopes between Tunisian and vaccine strains before national rotavirus vaccine introduction. Infect. Genet. Evol., 2013, no. 18, pp. 132–144. doi: 10.1016/j.meegid.2013.05.008
  19. Nair N., Feng N., Blum L.K., Sanyal M., Ding S., Jiang B., Sen A., Morton J.M., He X.S., Robinson W.H., Greenberg H.B. VP4- and VP7-specific antibodies mediate heterotypic immunity to rotavirus in humans. Sci. Transl. Med., 2017, vol. 21, no. 9, pp. 1–12. doi: 10.1126/scitranslmed.aam5434
  20. PATH (2011–2017). URL: http://sites.path.org/rotavirusvaccine
  21. Payne D.C., Boom J.A., Staat M.A., Edwards K.M., Szilagyi P.G., Klein E.J., Selvarangan R., Azimi P.H., Harrison C., Moffatt M., Johnston S.H., Sahni L.C., Baker C.J., Rench M.A., Donauer S., McNeal M., Chappell J., Weinberg G.A., Tasslimi A., Tate J.E., Wikswo M., Curns A.T., Sulemana I., Mijatovic-Rustempasic S., Esona M.D., Bowen M.D., Gentsch J.R., Parashar U.D. Effectiveness of pentavalent and monovalent rotavirus vaccines in concurrent use among US children < 5 years of age, 2009–2011. Clin. Infect. Dis., 2013, vol. 57, no. 1, pp. 13–20. doi: 10.1093/cid/cit164
  22. Potts W.K., Slev P.R. Pathogen-based models favoring MHC genetic diversity. Immunol. Rev., 1995, no. 143, pp. 181–197.
  23. Ruiz-Palacios G.M., Pérez-Schael I., Velázquez F.R., Abate H., Breuer T., Clemens S.C., Cheuvart B., Espinoza F., Gillard P., Innis B.L., Cervantes Y., Linhares A.C., López P., Macías-Parra M., Ortega-Barría E., Richardson V., Rivera-Medina D.M., Rivera L., Salinas B., Pavía-Ruz N., Salmerón J., Rüttimann R., Tinoco J.C., Rubio P., Nuñez E., Guerrero M.L., Yarzábal J.P., Damaso S., Tornieporth N., Sáez-Llorens X., Vergara R.F., Vesikari T., Bouckenooghe A., Clemens R., De Vos B., O’Ryan M., Human Rotavirus Vaccine Study Group. Human Rotavirus Vaccine Study Group, Safety and efficacy of an attenuated vaccine against severe rotavirus gastroenteritis. N. Engl. J. Med., 2006, vol. 5, no. 354, pp. 11–22.
  24. Sabbe M., Berger N., Blommaert A., Ogunjimi B., Grammens T., Callens M., Van Herck K., Beutels P., Van Damme P., Bilcke J. Sustained low rotavirus activity and hospitalisation rates in the post-vaccination era in Belgium, 2007 to 2014. Euro Surveill., 2016, vol. 7, no. 21, pp. 1–12. doi: 10.2807/1560-7917.ES.2016.21.27.30273
  25. Santos N., Hoshino Y. Global distribution of rotavirus serotypes/genotypes and its implication for the development and implementation of an effective rotavirus vaccine. Rev. Med. Virol., 2005, vol. 15, no. 1, pp. 29–56.
  26. Sashina T.A., Morozova O.V., Epifanova N.V., Novikova N.A. Predominance of new G9P[8] rotaviruses closely related to Turkish strains in Nizhny Novgorod (Russia). Arch. Virol., 2017, vol. 162, no. 8, pp. 2387–2392. doi: 10.1007/s00705-017-3364-7
  27. Tamura K., Peterson D., Peterson N. Stecher G., Nei M., Kumar S. MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Mol. Biol. Evol., 2011, vol. 28, no. 10, pp. 2731–2739. doi: 10.1093/molbev/msr121
  28. Velázquez R.F., Linhares A.C., Muñoz S., Seron P., Lorca P., DeAntonio R., Ortega-Barria E. Efficacy, safety and effectiveness of licensed rotavirus vaccines: a systematic review and meta-analysis for Latin America and the Caribbean. BMC Pediatr., 2017, vol. 17, no. 14, pp. 1–12. doi: 10.1186/s12887-016-0771-y
  29. Veselova O.A., Podkolzin A.T., Petukhov D.N., Kuleshov K.V., Shipulin G.A. Rotavirus group A surveillance and genotype distribution in Russian Federation in seasons 2012–2013. Int. J. Clin. Med., 2014, vol. 5, no. 7, pp. 407–413. doi: 10.4236/ijcm.2014.57055
  30. Vesikari T., Matson D.O., Dennehy P., Van Damme P., Santosham M., Rodriguez Z., Dallas M.J., Heyse J.F., Goveia M.G., Black S.B., Shinefield H.R., Christie C.D., Ylitalo S., Itzler R.F., Coia M.L., Onorato M.T., Adeyi B.A., Marshall G.S., Gothefors L., Campens D., Karvonen A., Watt J.P., O’Brien K.L., DiNubile M.J., Clark H.F., Boslego J.W., Offit P.A., Heaton P.M., Rotavirus Efficacy and Safety Trial (REST) Study Team. Safety and efficacy of a pentavalent human-bovine (WC3) reassortant rotavirus vaccine. N. Engl. J. Med., 2006, vol. 5, no. 354, pp. 23–33.
  31. Wei J., Li J., Zhang X., Tang Y., Wang J., Wu Y. A naturally processed epitope on rotavirus VP7 glycoprotein recognized by HLA- A2.1-restricted cytotoxic CD8+ T cells. Viral Immunol., 2009, vol. 22, no. 3, pp. 189–194. doi: 10.1089/vim.2008.0091
  32. World Health Organization. Global Advisory Committee on Vaccine Safety, 11–12 June 2014. W kly Epidemiol. Rec., 2014, vol. 29, no. 89, pp. 321–336.
  33. Zeller M., Patton J.T., Heylen E., De Coster S., Ciarlet M., Van Ranst M., Matthijnssens J. Genetic analyses reveal differences in the VP7 and VP4 antigenic epitopes between human rotaviruses circulating in Belgium and rotaviruses in Rotarix and RotaTeq. J. Clin. Microbiol., 2012, vol. 50, no. 3, pp. 966–976. doi: 10.1128/JCM.05590-11

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Морозова О.В., Сашина Т.А., Епифанова Н.В., Новикова Н.А., 2019

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