Краткая история лаборатории

Значительное место в работе отдела вирусологии занимает изучение противовирусного иммунитета. Эти исследования фундаментально-прикладного характера до 2016 возглавлял доктор медицинских наук, профессор Анатолий Нойевич Найхин. Под руководством профессора А.Н. Найхина были изучены механизмы формирования адаптивного иммунного ответа на иммунизацию как сезонными вариантами живой гриппозной вакцины, так и потенциально-пандемическими вакцинами. Была охарактеризована взаимосвязь между локальным и системным гуморальным иммунным ответом у больных гриппом и вакцинированных людей. В сравнительном плане изучена способность живой гриппозной вакцины и инактивированной вакцины, вводимых парентерально, интраназально и перорально, стимулировать у людей локальный иммунный ответ. Получены данные о возрастных отличиях в поствакцинальной индукции локального противогриппозного иммунитета. Создана методика определения авидности локальных антител. На основе этой методики проведено исследование, свидетельствующее о способности живой гриппозной вакцины повышать у людей авидность этих антител. Получены количественные характеристики гетеросубтипического локального гуморального иммунитета у людей к вирусам гриппа А человека и птиц. С помощью метода проточной цитометрии дана развернутая характеристика количественных изменений уровня циркулирующих вирусспецифических СD4+ и CD8+ Т-клеток иммунологической памяти у лиц, иммунизированных различными живыми гриппозными вакцинами: сезонными, пандемической А (H1N1)pdm09, резервными вакцинами, приготовленными из птичьих вирусов гриппа A (H2N2), А (H5N2), А (H7N3) и А (H7N9).
С 2017 года лабораторию возглавляет д.б.н. И.Н. Исакова-Сивак

Основные направления исследований

В лаборатории проводятся фундаментальные исследования, направленные на оптимизацию свойств живой гриппозной вакцины, расширения спектра ее действия в отношении дрейфовых вариантов циркулирующих вирусов гриппа, а также потенциально-пандемических вариантов. Используются самые современные генно-инженерные методы и подходы для направленной индукции гуморального и Т-клеточного иммунитета против наиболее консервативных антигенов вируса гриппа А и В.

Начиная с 2015 года, в лаборатории развивается направление конструирования рекомбинантных векторных вакцин, использующее в качестве вирусного вектора вакцинные штаммы живой гриппозной вакцины. Данные исследования открывают широкие перспективы использования новой векторной системы для конструирования вакцин нового поколения против широкого спектра заболеваний как инфекционной, так и неинфекционной природы (вирусные, бактериальные, хламидийные инфекции, а также разные типы опухолей), для которых уже определены и изучены наиболее эффективные иммунодоминантные эпитопы В- и Т-клеток. В частности, на платформе живой гриппозной вакцины разрабатывается бивалентная вакцина, обеспечивающая комбинированную защиту от вирусов гриппа и новой коронавирусной инфекции SARS-CoV-2.

Одно из направлений исследований лаборатории посвящено изучению патогенеза и особенностям формирования врожденного и адаптивного иммунного ответа при инфицировании различными респираторными вирусными патогенами. Для этого разрабатываются чувствительные in vitro и in vivo модели заражения различными возбудителями ОРВИ, технологии наработки рекомбинантных вирусных белков в клетках про- и эукариот, а также получения моноклональных антител при помощи гибридомной технологии.

Основные научные результаты за последние 5 лет

В практику работы Отдела вирусологии ФГБНУ «ИЭМ» внедрены самые передовые научные технологии, открывшие перспективы разработки генно-инженерных вирусных и бактериальных вакцин нового поколения. С использованием новых технологий была создана полная коллекция вакцинных штаммов против потенциально пандемических вирусов гриппа человека и птиц. Экспериментальные серии живой гриппозной вакцины успешно прошли первую фазу клинических испытаний на добровольцах. Все штаммы были переданы в национальную коллекцию потенциально пандемических штаммов гриппа, и в случае возникновения пандемической ситуации большие объемы вакцины могут быть наработаны в кратчайшие сроки для защиты наиболее уязвимых групп населения.
В рамках разработки универсальной гриппозной вакцины сконструирована панель кандидатных вакцинных штаммов, обладающих широким спектром протективной активности в отношении различных подтипов вируса гриппа А. Использован ряд оригинальных подходов для расширения защитных свойств живой гриппозной вакцины:

⦁ Индукция антител к консервативному участку молекулы гемагглютинина вируса гриппа А – его stalk-домену – за счет последовательной иммунизации с помощью вакцинных штаммов, несущих химерные молекулы НА. Поскольку у таких вакцинных штаммов stalk-домен НА идентичен (от вируса H1N1), а глобулярный домен принадлежит неродственным подтипам вируса гриппа А (H5N1, H8N4, H9N2), при последовательной иммунизации снижается иммунодоминантность глобулярного домена молекулы НА, при этом усиливается иммуногенность консервативного участка молекулы, который в норме является низкоиммуногенным. Эксперименты на мышах и хорьках подтвердили безопасность таких химерных вакцинных штаммов, а также способность защищать животных от эволюционно-удаленных вирусов гриппа А различных подтипов.

⦁ Индукция антител к консервативному участку М2 белка вируса гриппа А – его эктодомену (М2е) – путем инкорпорирования четырех тандемных повторов М2е в молекулу гемагглютинина. Экспонирование 4М2е фрагмента в составе химерной молекулы НА на поверхности вириона способствует выработке высоких уровней М2е-специфических антител после интраназальной иммунизации химерными вакцинными штаммами. При этом было показано, что одним из механизмов, обеспечивающих ускоренную элиминацию патогена при экспериментальном заражении иммунизированных животных гетерологичным вирусом гриппа А, является формирование пула М2е-специфических В-клеток памяти в медиастинальных лимфоузлах животных после вакцинации.

⦁ Продемонстрирована необходимость актуализации эпитопного состава вакцинных штаммов ЖГВ для индукции оптимального репертуара вирусспецифических Т-клеток, распознающих эпитопы современных циркулирующих вирусов гриппа. Поскольку нуклеопротеин (NP) вируса гриппа является основной мишенью для индукции Т-клеточного иммунитета после инфекции и вакцинации живыми вакцинами, было предложено включать в состав вакцинных штаммов ЖГВ NP ген от актуального эпидемического родителя, т.е. заменить формулу генома вакцинных реассортантов с 6:2 на 5:3. Попарное сравнение 6:2 и 5:3 реассортантных штаммов, подготовленных на вирусах гриппа А подтипов H1N1, H3N2 и H7N9, на животных, а также на культуре HLA-типированных доноров крови показало, что вакцинные кандидаты с формулой генома 5:3 стимулируют выработку Т-клеток, специфичных современным вирусам гриппа, тогда как вакцинные штаммы с классической формулой генома 6:2 индуцируют значительную пропорцию Т-клеток, которые уже не способны распознавать циркулирующие штаммы. Эксперименты на мышах и хорьках показали усиление кросс-протективных свойств ЖГВ при включении в состав вакцинного штамма NP гена от актуального эпидемического вируса, что подтвердило важную роль Т-клеточного иммунитета в обеспечении защитных свойств ЖГВ в отношении различных антигенных вариантов вирусов гриппа А.

⦁ Повышение амплитуды адаптивного Т-клеточного ответа за счет укорочения рамки считывания неструктурного белка NS1 вакцинного штамма до 126 аминокислотных остатков. NS1 белок является многофункциональным белком, вовлеченный в различные стадии взаимодействия вируса и клетки: он является антагонистом врожденного противовирусного иммунитета, регулятором экспрессии вирусных и клеточных генов. Было показано, что вакцинные штаммы ЖГВ, несущие укороченный вариант NS1 белка, вызывают образование более высоких уровней адаптивного иммунного ответа, чем классические варианты с полноразмерным NS1, при этом они характеризовались усиленными признаками аттенуации.

Разработаны подходы для конструирования рекомбинантных векторных вакцин, обеспечивающих комбинированную защиту от различных респираторных патогенов (вирусных и бактериальных). В частности, были проанализированы экспериментально установленные эпитопы респираторно-синцитиального вируса (РСВ), метапневмовируса, аденовирусов, вирусов парагриппа, риновирусов, сезонных коронавирусов и отобраны наиболее перспективные из них для дальнейшего конструирования векторных вакцин. Сконструированные на основе полученных данных химерные вирусы гриппа, несущие эпитопы различных возбудителей ОРВИ, являются безвредными, иммуногенными и в экспериментах на животных обеспечивают комбинированную защиту как от гриппозной инфекции, так и от целевого вирусного патогена. Важным результатом проведенных исследований является демонстрация способности вакцинных штаммов ЖГВ доставлять целевые эпитопы респираторных вирусов в клетки-мишени и вызывать формирование в тканях легких пула эпитоп-специфических тканерезидентных Т-клеток памяти (TRM, tissue resident memory T cells). Данная субпопуляция Т-клеток памяти эффективно борется с инфекцией на ранних сроках после заражения вирулентным вирусом.

Научный задел, полученный в ходе разработки векторных вакцин против ОРВИ различной этиологии, лег в основу создания векторной вакцины против новой коронавирусной инфекции (COVID-19). В сотрудничестве с биотехнологической компанией BIOCAD созданы прототипы живых векторных вакцин на основе штаммов для живой гриппозной вакцины, изучена их безвредность и иммуногенность на различных моделях животных, и готовится досье для получения разрешения на проведение клинических испытаний новой вакцины на добровольцах.