КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 16-14-00083

НазваниеТехнология получения штаммов эукариотических клеток - продуцентов антимикробных антител

РуководительТикунова Нина Викторовна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ 2016 г. - 2018 г. 

Конкурс№11 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований по приоритетным тематическим направлениям исследований» (11).

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-209 - Биотехнология (в том числе бионанотехнология)

Ключевые словаШтамм-продуцент, моноклональное антитело, химерное антитело, полноразмерное антитело человека, рекомбинантный белок, клеточная линия, плазмида, трансфекция, ортопоксвирус, вирус клещевого энцефалита, олигосахарид, микозы, животная модель

Код ГРНТИ62.37.00


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Предлагаемый проект посвящен разработке оригинальной экспрессионной системы (включающей линию суспензионных эукариотических клеток, имеющих в активном районе хроматина FRT-сайт для гомологичной рекомбинации, и шаттл-плазмиду) для удобного и эффективного создания штаммов-продуцентов полноразмерных антител, получение с ее помощью штаммов-продуцентов полноразмерных антимикробных антител и оценка терапевтического потенциала этих антител. В ходе выполнения проекта будут получены суспензионные штаммы, продуцирующие - химерные антитела против различных эпитопов гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита; - полноразмерные человеческие антитела против ортопоксвирусов; - химерные антитела против олигосахаридов (бета-глюкана, галактоманнана и маннана). К настоящему времени для клинического применения разрешено более 40 препаратов полноразмерных антител, десятки препаратов на основе полноразмерных антител и их производных находятся на последних стадиях клинических испытаний [Деев с соавт., 2014; Reichert, 2014; 2015]. Однако, подавляющее большинство терапевтических антител разработаны для лечения раковых или аутоиммунных заболеваний. Антитела для лечения инфекционных заболевания разрабатываются крайне редко, хотя применение именно противомикробных сывороток продемонстрировало высокий потенциал терапевтических противомикробных антител. Несмотря на повсеместную тенденцию на замещение препаратов, производимых из донорской крови, на фармацевтическом рынке Российской Федерации присутствуют специфические сывороточные препараты противостолбнячного, противоклещевого, противогриппозного, противококлюшного иммуноглобулинов, иммуноглобулина человека против вируса гепатита В. Производится также в ряде стран VIG – vaccinia immune globulin. Наличие этих препаратов доказывает эффективность применения противомикробных антител в терапии инфекционных заболеваний и, вместе с тем, демонстрирует необходимость разработки препаратов рекомбинантных противомикробных антител, производимых биотехнологически в аттестованных культурах эукариотических клеток без использования донорской крови. В связи с этим, актуальна разработка нового поколения антимикробных препаратов на основе антител. Следует отметить, что наиболее важным направлением таких исследований, на наш взгляд, является разработка противовирусных и противогрибковых антител, поскольку, несмотря на резкий рост числа бактериальных штаммов, обладающих множественной устойчивостью к антибиотикам, широкий спектр антибиотиков все-таки позволяет выбрать адекватную стратегию лечения. Для многих вирусных заболеваний (клещевой энцефалит, ортопоксвирусные инфекции, лихорадка Эбола и пр.) специфические средства терапии отсутствуют, а использование сывороточных препаратов во многих странах не рекомендовано. Важность разработки препаратов для терапии грибковых заболеваний, включая генерализованные инфекции, была осознана лишь в последние годы, поэтому количество эффективных терапевтических антимикотиков крайне ограничено, хотя возможность терапии генерализованных микоинфекций в модельных животных была доказана. В ходе выполнения проекта впервые будет получена суспензионная клеточная линия эукариотических клеток, имеющих в активном районе хроматина FRT-сайт для гомологичной рекомбинации; впервые будут получены моноклональные антитела мыши, направленные к оригинальным синтетическим лигандам, соответствующим антигенным фрагментам полисахаридов клеточной стенки микопатогенов: бета-глюкана, галактоманнана и маннана, будут исследованы аффинность и специфичность этих моноклональных антител, будут определены гены, кодирующие их вариабельные домены; впервые будут созданы стабильные штаммы-продуценты химерных антител, направленных к оригинальным синтетическим лигандам, соответствующим антигенным фрагментам полисахаридов клеточной стенки микопатогенов, будет измерена аффинность этих химерных антител; будут получены данные о способности этих антител защищать мышей от соответствующей микоинфекции; впервые будет получен штамм, стабильно продуцирующий полноразмерные человеческие антитела против белка р35 ортопоксвирусов, будут получены данные о противовирусных свойствах продуцируемого антитела в экспериментах in vivo; впервые будет исследовано антителозависимое усиление инфекции (ADE) при введении коктейля химерных антител, направленных к различным эпитопам поверхностного гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита, в мышиной модели клещевого энцефалита. Имеющийся у руководителя проекта и у коллектива исполнителей экспериментальный опыт создания моноклональных и рекомбинантных антител и изучения их свойств in vitro и in vivo, опыт работы с инфекционными агентами, а также существующая в ИХБФМ СО РАН приборная база позволяют рассчитывать на успешное выполнение проекта.

Ожидаемые результаты
В ходе выполнения проекта будут получены 1) Oригинальная суспензионная линия эукариотических клеток, содержащих FRT-сайт для гомологичной рекомбинации в активном районе эухроматина; 2) Вспомогательная плазмида, содержащая FRT-сайт для гомологичной рекомбинации и ген-репортер, для конструирования линии эукариотических клеток, содержащих FRT-сайт; 3) Шаттл-векторы, содержащие FRT-сайт для гомологичной рекомбинации целевых генов; 4) Панель моноклональных антител мыши, направленные к оригинальным синтетическим лигандам, соответствующим антигенным фрагментам полисахаридов клеточной стенки микопатогенов: бета-глюкана, галактоманнана и маннана; 5) Штаммы-продуценты полноразмерных антимикробных антител против различных эпитопов гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита, против ортопоксвирусов, против оригинальных синтетических лигандов, соответствующих антигенным фрагментам полисахаридов клеточной стенки микопатогенов; 6) Препараты химерных антител против различных эпитопов гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита, полноразмерных антител человека против ортопоксвирусов, химерных антител против оригинальных синтетических лигандов, соответствующих антигенным фрагментам полисахаридов клеточной стенки; 7) Данные об аффинности и специфичности полученных антител; 8) Данные об антимикробных свойствах полученных полноразмерных антител в экспериментах in vitro и in vivo.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2016 году
1. На основе коммерческих плазмид pFRT\LacZeo (Life Technologies) и pEGFP-N1 (Clontech) была сконструирована новая плазмида pFRT\GFP-Zeo, в которой ген ß-лактомазы (Lac) был заменен на ген, кодирующий зеленый флуоресцентный белок (GFP), слитый с геном, кодирующим белок sh-ble, который является геном устойчивости к селективному антибиотику зеоцин. Плазмида pFRT\GFPZeo (5694 b.p.) нужна для введения FRT-сайта для гомологичной рекомбинации в активный район хроматина эукариотических клеток. 2. Клетки суспензионных линий CHO-S и DG-44 трансфецировали сконструированной плазмидой pFRT\GFP-Zeo. Стабильные клоны для каждой линии отбирали методом предельных разведений. При этом учитывали интенсивность флуоресценции GFP (рис. 1), которую оценивали на проточном цитофлуориметре NovoCyte (ACEA). В результате были получены суспензионные клеточные линии CHO-S/FRT и DG-44/FRT, содержащие FRT-сайт для гомологичной рекомбинации в хромосоме. Клеточные линии были наработаны и заложены на хранение для будущих экспериментов. 3. Конструирование двух векторных шаттл-плазмид, содержащих FRT-сайт для гомологичной рекомбинации, селективный ген дигидрофолат редуктазы (первая плазмида) или ген глутамин синтетеазы (вторая плазмида), которые позволяют амплифицировать интегрированные в геном плазмидные ДНК происходило в несколько этапов. 3.1. В коммерческой плазмиде pOptiVec-TOPO (Life Technologies), содержащей ген дигидрофолатредуктазы (DHFR), IRES-элемент вируса энцефаломиокардита (EMCV) заменили на промотор фосфоглицераткиназы pGK, получив промежуточную плазмиду pOptiVec-DHFR (4402 b.p.). 3.2. В коммерческой плазмиде pOptiVec-TOPO (Life Technologies) заменили ген DHFR на ген, кодирующий глутаминсинтетазу (glul), получив новую плазмиду pOptiVec-glul. Для этого предварительно клонировали ген, кодирующего глутаминсинтетазу (glul) мыши. Функциональную активности клонированного гена glul доказали, отобрав клетки CHO-S, трансфецированные плазмидой pOptiVec-glul, способные стабильно расти в среде без глутамина, содержащей 25 µM метионин сульфоксимина (ингибитор глутамина). Исходные клетки CHO-S не могут расти в среде без глутамина. 3.3. На основе коммерческой плазмиды pCDNA5/FRT и созданной нами ранее плазмиды pbudCE4.1/full_Ab, содержащей оптимизированные гены, кодирующие константные домены тяжелой и легкой цепей антитела человека, была получена промежуточная плазмида pCDNA5/FRT-CL-CH (7908 b.p.), содержащая FRT-сайт для гомологичной рекомбинации и гены константных доменов тяжелой и легкой цепей антител. 3.4. Затем в плазмиду pCDNA5/FRT-CL-CH ввели последовательность, содержащую промотор гена фосфоглицераткиназы, ген, кодирующий DHFR, и сайт полиаденилирования тимидинкиназы, получив плазмиду pCDNA5/FRT-DHFR-CL-CH (9352 b.p.). 3.5. В плазмиду pCDNA5/FRT-CL-CH ввели последовательность, содержащую промотор фосфоглицераткиназы, ген, кодирующий глутаминсинтетазу и сайт полиаденилирования тимидинкиназы, получив плазмиду pCDNA5/FRT-glul-CL-CH (9302 b.p.). Таким образом, были получены оригинальные векторные шаттл-плазмиды pCDNA5/FRT-DHFR-CL-CH и pCDNA5/FRT-glul-CL-CH, содержащие FRT-сайт для гомологичной рекомбинации, оптимизированные гены константных доменов тяжелой и легкой цепей IgG человека, сайты полиаденилирования, соответствующие промоторы и сайты для быстрого клонирования генов, кодирующих вариабельные домены тяжелой и легкой цепей антител. 4. В шаттл-плазмиды pCDNA5/FRT-DHFR-CL-CH и pCDNA5/FRT-glul-CL-CH был встроен ген, кодирующий вариабельный домен тяжелой цепи антитела fh8Е, полученный путем ПЦР на основе созданной ранее в нашей лаборатории плазмиды pCHm2-8E; получены промежуточные плазмиды - pCDNA5/FRT-DHFR-CL-H_8E и pCDNA5/FRT-glul-CL-H_8E. Затем в промежуточные плазмиды pCDNA5/FRT-DHFR-CL-H_8E и pCDNA5/FRT-glul-CL-H_8E встроили ген, кодирующий вариабельный домен легкой цепи антитела fh8Е, полученный путем ПЦР на основе созданной ранее в нашей лаборатории плазмиды pCLm4-hygro-8E. Таким образом, были получены плазмиды pCDNA5/FRT-DHFR-full_8E и pCDNA5/FRT-glul-full_8E, кодирующие тяжелые и легкие цепи полноразмерного антитела человека против белка p35 ортопоксвирусов, содержащие FRT-сайт для гомологичной рекомбинации, селективный ген дигидрофолат редуктазы (первая плазмида) или ген глутамин синтетеазы (вторая плазмида). 5. Для получения штамма-продуцента полноразмерного антитела была оптимизирована методика трансфекции соответствующими плазмидами клеток созданных нами в ходе выполнения проекта двух линий: CHO-S/FRT и DG-44/FRT. Для этого на первом этапе выбрали соотношение вспомогательной плазмиды pOG44 с геном, кодирующим флиппазу, и плазмид, несущих гены, кодирующие тяжелые и легкие цепи антитела fh8E (pCDNA5\FRT-DHFR-full_и pCDNA5\FRT-Glul-full_8E). Оптимальными оказались следующие условия трансфекции: - для клеток DG44\FRT: соотношение плазмиды pOG44 с любой из целевых плазмид (pCDNA5\FRT-DHFR-full_8E и pCDNA5\FRT-glul-full_8E) составило 1\19; - для клеток CHO-S\FRT: соотношение плазмид pOG44 с любой из целевых плазмид (pCDNA5\FRT-DHFR-full_8E и pCDNA5\FRT-glul-full_8E) составило 1\9. Затем популяции клеток DG-44/FRTс интегрированной плазмидой pCDNA5\FRT-DHFR-full_8E, DG-44/FRTс интегрированной плазмидой pCDNA5\FRT-glul-full_8E, CHO-S/FRTс интегрированной плазмидой pCDNA5\FRT-DHFR-full_8E и CHO-S/FRTс интегрированной плазмидой pCDNA5\FRT-glul-full_8E клонировали, отобрав по 10 клонов для каждого варианта (всего 40 клонов), и каждый клон проверили на чувствительность к зеоцину. В клонах, чувствительных к зеоцину, провели амплификацию встроенных генов. При этом оптимизировали состав сред. Успешность амплификации оценивали по удельной продуктивности, которую рассчитывали по формуле: qP = ((P1-P0)/(X1-X0))×µ, где P1-концентрация полноразмерного антитела 8Е в момент времени t1, Pt0-концентрация полноразмерного антитела 8Е в момент времени t0, X1-концентрация клеток в момент времени t1, X0-концентрация клеток в момент времени t0, а µ = ln(X1/X0)×1/(t1-t0). Уровень продукции антитела 8Е тестировали методом ИФА. Оптимальной для отбора клеток DG-44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full_8E) оказалась концентрация метотриксата (MTX) -100 нМ; клеток CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full_8E) – 400 нМ MTX; клеток DG-44/FRT(pCDNA5\FRT-glul-full_8E) – концентрация метионин сульфоксимина (MSX) - 25 мкМ; клеток CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-glul-full_8E) – MSX - 25 мкМ. Всего было получено четыре штамма продуцента антитела fh8E со следующей удельной продуктивностью : - DG-44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full_8E) - 4,2 пкг/клетку/день; - CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full_8E) - 1,1 пкг/клетку/день; - DG-44/FRT(pCDNA5\FRT-glul-full_8E) - 6,3 пкг/клетку/день; - CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-glul-full_8E) - 8,4 пкг/клетку/день. Таким образом, были оптимизированы условия трансфекции созданных нами суспензионных клеточных линий CHO-S/FRT и DG-44/FRT различными вариантами плазмид с геном, кодирующим полноразмерное антитело. Были созданы четыре штамма-продуцента полноразмерного человеческого антитела fh8E против белка р35 ортопоксвирусов. 6. Мышей иммунизировали конъюгатами синтетических олигосахаридов бета-глюкана и галактоманнана с бычьим сывороточным альбумином ((β-(1-3)-Glc)9-spacer-BSA и G5m-BSA), а также конъюгатом маннана с белком CRM - (α-Man-(1-3)-α-Man-(1-2)-α-Man-(1-2)- α-Man)17-CRM197). Отбор моноклональных антител (МКА) вели с использованием соответствующих антигенов, конъюгированных с биотином ((β-(1-3)-Glc)9-spacer-biotin, G5m-biotin, (α-Man-(1-3)-(α-Man-1-4)3)—biotin). Все конъюгаты синтезированы сотрудниками Лаборатории химии гликоконъюгатов ИОХ РАН им. Зелинского, РАН. В результате получена панель моноклональных антител мыши (МКА) против бета-глюкана (7 МКА), галактоманнана (7 МКА) и маннана (1 МКА). Гены, кодирующие вариабельные домены легких и тяжелых цепей полученных МКА, были секвенированы и проанализированы (Табл. 1, 2). Все отобранные МКА, за исключением одного МКА против галактоманнана, были наработаны в асцитах и очищены. Сродство всех МКА к соответствующим антигенам измерили методом поверхностного плазмонного резонанса (SPR) с использованием оптического биосенсора Proteon XPR 36 (Bio-Rad, США). Аффинность МКА 7B8 против галактоманнана составила КD = 3.9 × 10-9 M; аффинности МКА 3G11 и МКА 5H5 против бета-глюкана - КD = 1.3 × 10-8 M и КD = 1.9 × 10-9 M, соответственно (Рис. 2). Сродство других МКА к соответствующим лигандам оказалось > 10-6 М. Специфичность связывания МКА 7B8, 3G11 и 5H5 с клетками различных микроорганизмов оценили методом конфокальной микроскопии. Показано, что МКА3G11 и МКА5H5 против бета-1-3 глюкана, содержащегося в клеточной стенке низших грибов, связываются с клеточной стенкой Candida albicans и не связываются с клеточными стенками E.coli, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis. МКА 7B8 против галактоманнана, содержащегося в клеточной стенке Aspergillus spp., специфически связывается только с клеточной стенкой Aspergillus fumigatus и не связывается с клеточными стенками микроорганизмов, не имеющих в составе клеточной стенки галактоманан - Candida albicans, E.coli, S.aureus, Enterococcus faecalis (Рис. 3, 4). Таким образом, была создана панель МКА против синтетических олигосахаридов клеточной стенки низших грибов: 7 МКА против бета-1-3-глюкана, 7 МКА против галактоманнана и 1 МКА против маннана. МКА 7B8 (против галактоманнана), МКА 3G11 и МКА 5H5 (против бета-1-3-глюкана) продемонстрировали высокую аффинность и специфичность.

 

Публикации

1. Байков И.К., Матвеев А.Л., Кондратов И.Г. Тикунова Н.В. Профиль N-гликозилирования протективного химерного антитела ch14D5a против вируса клещевого энцефалита Биоорганическая химия, №1 (год публикации - 2017)


Аннотация результатов, полученных в 2017 году
1. С использованием разработанной ранее суспензионной клеточной линии CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-glul-full_8E), было наработано полноразмерное человеческое антитело fh8E против ортопоксвирусов. Аналогично было наработано полноразмерное человеческое антитело fh1А против ортопоксвирусов. Приблизительно 100 мкг антитела fh8E и 80 мкг антитела fh1A было очищено с использованием аффинной и анионообменной хроматографии. Электрофоретически было подтверждено присутствие у антител fh8E и fh1А тяжелых и легких цепей с молекулярными массами около 55 кДа и 25 кДа. С помощью вестерн-блот анализа было доказано наличие константных доменов иммуноглобулина человека у обоих антител. Методом MALDI-TOF масспектрометрии было показано отсутствие лидерных последовательностей в тяжелых и легких цепях антитела fh8E и подтверждено соответствие полипептидной последовательности этого антитела той последовательности, которая кодируется соответствующим геном, встроенным в плазмиду pCDNA5\FRT-glul-full_8E. Методом поверхностного плазмонного резонанса была определена аффинность взаимодействия полученных антител с рекомбинантным ортопоксвирусным белком p35delta12, способным конкурировать с вирусом осповакцины за связывание с анти-ортопоксвирусными моноклональными антителами. Равновесная константа аффинности (KD = koff / kon) для антитела fh8E составила 11,5 нM, а для антитела fh1A – 40 нм. 2. Анти-ортопоксвирусные свойства полноразмерных человеческих антител fh8E и fh1А были протестированы в реакции подавления бляшкообразования (PRNT) вирусов эктромелии, осповакцины и оспы коров in vitro. IC50 антитела fh8E составил около 25 мкг/мл для вируса эктромелии, IC50 антитела fh1A в отношении вируса осповакцины – 12.5 мкг/мл, а в отношении вируса оспы коров - 30 мкг/мл. Методом пептидного дисплея проведено картирование вируснейтрализующего эпитопа на белке р35 с использованием антитела fh1A. Показано, что вируснейтрализующий эпитоп ортопоксвирусного белка р35 является прерывистым, и аминокислотные остатки, расположенные на участках 15-19 аа и 232-237 аа, участвуют в формировании этого эпитопа. 3. На основе двух кассетных плазмид pCDNA5/FRT-DHFR-full_8E и pCDNA5/FRT-glul-full_8E, созданных в ходе выполнения текущего проекта в 2016 г., сконструированы аналогичные плазмиды, в которых ген, кодирующий полноразмерное человеческое антитело fh8E против ортопоксвирусов было заменено на гены, кодирующие химерные антитела ch14D5а, ch1B1 и ch10C2 против различных эпитопов гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита: pCDNA5/FRT-DHFR-full_14D5, pCDNA5/FRT-DHFR-full_1B1, pCDNA5/FRT-DHFR-full_10C2, pCDNA5/FRT-glul-L_full_14D5, pCDNA5/FRT-glul-L_full_1B1, pCDNA5/FRT-glul-L_full_10C2. Правильность конструирования была подтверждена секвенированием. Кроме генов, кодирующих соответствующие химерные антитела, ДНК плазмид содержит все необходимые регуляторные последовательности, FRT-сайт для гомологичной рекомбинации, а также селективный ген дигидрофолат редуктазы (плазмиды серии DHFR) или ген глутаминсинтетазы (плазмиды серии glul-L). ДНК всех плазмид была наработана в клетках E. coli и очищена для последующей трансфекции эукариотических клеток. 4. На основе клеточных линий CHO-S/FRT и CHO-DG44/FRT и сконструированных плазмид были созданы четыре клеточных линий, продуцирующие химерные антитела ch14D5а, ch1B1 и ch10C2 против различных эпитопов гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита. Для этого на первом этапе клетки были трансфицированы соответствующей плазмидой, несущей ген одного из целевых антител, совместно с вспомогательной плазмидой pOG44, содержащей ген флиппазы. Клетки CHO-S/FRT трансфицировали плазмидами pCDNA5/FRT-glul-L_full_14D5 и pOG44, а также плазмидами pCDNA5/FRT-glul-L_full_1B1 и pOG44 и плазмидами pCDNA5/FRT-glul-L_full_10C2 и pOG44. Клетки CHO-DG44/FRT трансфицировали парой плазмид pCDNA5/FRT-DHFR-full_10C2 и pOG44. После отбора клонов и амплификации генов было отобраны стабильные клеточные линии, продуцирующие соответствующие целевые химерные антитела со следующей удельной продуктивностью: CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-Glul-full_14D5) – 8,0 пкг/клетку в день; CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-Glul-full_1B1) – 8,3 пкг/клетку в день; CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-Glul-full_10C2) – 7,0 пкг/клетку в день; DG44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full_10C2) – 4,2 пкг/клетку в день. 5. Химерные антитела ch14D5а, ch1B1 и ch10C2 были наработаны в культура клеток CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-Glul-full_14D5), CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-Glul-full_1B1) и CHO-S/FRT(pCDNA5\FRT-Glul-full_10C2). Затем они были очищены хроматографически с использованием сорбента “Protein A sepharose CL-4B”. Методом поверхностного плазмонного резонанса с использованием оптического биосенсора ProteOn XPR 36 (Bio-Rad) определены параметры, характеризующие сродство химерных антител ch14D5а, ch1B1 и ch10C2 к рекомбинантному белку Е вируса клещевого энцефалита. Полученные значения констант скорости диссоциации и ассоциации kd и ka, а также равновесной константы диссоциации комплексов KD составили: ch14D5: kd = 4,7 × 10(-4) с(-1); ka = 1,2 × 10(5) М(-1) с(-1); KD = 4,1 × 10(-9) M; ch1B1: kd = 8,1 × 10(-4) с(-1); ka = 4,2 × 10(5) М(-1) с(-1); KD = 2,0 × 10(-9) M; ch10C2: kd = 3,6 × 10(-3) с(-1), ka = 3,1 × 10(4) М(-1) с(-1), KD = 1,2 × 10(-7) M. 6. Специфическую противовирусную активность химерных антител ch14D5а, ch1B1 и ch10C2 определяли в реакции торможения гемагглютинации (РТГА) с использованием набора реагентов «Диагностикум клещевого энцефалита сухой для РТГА, РСК и РРГ» (ФГУП «НПО «Микроген»). Титры полученных химерных антител ch14D5а, ch1B1 и ch10C2 в РТГА составили 1:640, 1:320 и 1:20, соответственно. 7. На основе двух кассетных плазмид pCDNA5/FRT-DHFR-full_8E и pCDNA5/FRT-glul-full_8E, созданных в 2016 г., сконструированы аналогичные плазмиды, в которых ген, кодирующий полноразмерное человеческое антитело fh8E против ортопоксвирусов был заменен на гены, кодирующие химерные антитела ch3G11 и ch5H5 (против бета-глюкана), ch7B8 и ch8G4 (против галактоманнана) и ch6С6 (против маннана): pCDNA5/FRT-DHFR-full-3G11; pCDNA5/FRT-DHFR-full-5H5; pCDNA5/FRT-DHFR-full-7B8; pCDNA5/FRT-DHFR-full-8G4; pCDNA5/FRT-DHFR-full-6C6; pCDNA5/FRT-glul-L_full-3G11; pCDNA5/FRT-glul-L_full-5H5; pCDNA5/FRT-glul-L_full-7B8; pCDNA5/FRT-glul-L_full-8G4; pCDNA5/FRT-glul-L_full-6C6. Правильность конструирования была подтверждена секвенированием. Кроме генов, кодирующих соответствующие химерные антитела, ДНК плазмид содержит все необходимые регуляторные последовательности, FRT-сайт для гомологичной рекомбинации, а также селективный ген дигидрофолатредуктазы (плазмиды серии DHFR) или ген глутаминсинтетазы (плазмиды серии glul-L). ДНК всех плазмид была наработана в клетках E. coli и очищена для последующей трансфекции эукариотических клеток.

 

Публикации

1. Матвеев А.Л. , Хлусевич Я.А., Байков И.К.,Бабкин И.В.,Гончарова Е.П., Морозова В.В., Тикунова Н.В. Создание стабильного штамма-продуцента полноразмерного антитела человека на примере антитела против вируса эктромелии Вавиловский журнал генетики и селекции, 21(8) (год публикации - 2017) https://doi.org/10.18699/VJ17.324

2. Матвеев А.Л.,Крылов В.Б., Емельянова Л.А., Соловьев А.С., Хлусевич Я.А.,Байков И.К., Фонтэйн Т., Латдже Ж-П., Тикунова Н.В., Нифантьев Н.Э. Novel mouse monoclonal antibodies specifically recognize Aspergillus fumigatus galactomannan PLOS ONE, - (год публикации - 2017)

3. Хлусевич Я.А., Матвеев А.Л., Байков И.К., Ильичев И., Морозова В.В., Бормотов Н., Пышный Д.В., Булычев Л., Шевелев Г., Тикунова Н.В. Phage display antibodies against ectromelia virus that neutralize variola virus: selection and implementation for p35 neutralizing epitope mapping Antiviral Research, - (год публикации - 2017)

4. - Сибирские учёные разработали антитела для диагностики грибковых заболеваний Наука в Сибири, - (год публикации - )


Аннотация результатов, полученных в 2018 году
1. Для исследования протективных свойств полноразмерных антител человека fh1A и fh8E использовали мышей линии BALB/c, которых i.p. заражали вирусом эктромелии 50 LD50 и через сутки после заражения внутривенно вводили антитела fh1A и fh8E в дозировках 100 мкг/мышь и 10 мкг/мышь в 0.9% NaCl. Контрольной группе вводили аналогичный объем 0.9% NaCl. Было показано, что однократное введение этих антител не защищало мышей от заражения вирусом эктромелии (наблюдалась 100% смертность животных, как в контрольной группе, так и в экспериментальных группах). Однако, анализ средней продолжительности жизни (СПЖ) показал достоверное (P<0,05) увеличение СПЖ при введении зараженным животным 100 мкг антител fh1A или fh8E по сравнению с контрольной группой. Введение обоих антител в низкой дозировке не приводило к статистически значимому повышению СПЖ. Этот результат свидетельствует о недостаточной протективной активности полноразмерных антител человека fh1A и fh8E при однократном введении. Вместе с тем, известно, что ортопоксвирусы используют различные рецепторы для проникновения в клетку. Ранее было показано, что для эффективной защиты модельных животных от вируса осповакцины или вируса оспы коров, которые значительно менее вирулентны для мышей, необходимо использовать коктейль антител, направленных к нескольким иммуногенным белкам ортопоксвирусов, в частности, белкам, кодируемым открытыми рамками трансляции (ОРТ) B5R, H3L и A27L (по классификации вируса осповакцины). Сконструированные нами полноразмерные человеческие антитела fh1A и fh8E направлены к белку р35, кодируемому ОРТ H3L и могут быть полезны для такого коктейля. 2. На первом этапе перепроверили специфичность химерных антител ch14D5, ch1B1 и ch10C2 к доменам гликопротеина Е ВКЭ. Методом Вестерн-блот анализа с использованием набора рекомбинантных вариантов белка Е было показано, что антитело ch10C2 выявляет домены I + II белка Е ВКЭ, в то время как антитела ch14D5 и ch1B1 направлены к домену III гликопротеина Е ВКЭ. Затем методом Вестерн-блот анализа было показано, что антитела ch14D5 и ch1B1 связывают N-концевой фрагмент домена III. Затем, для более точного картирования эпитопов, выявляемых антителами ch14D5 и ch1B1, использовали метод фагового дисплея. С помощью комбинаторных пептидных библиотек PhD-12 и PhD-C7C (New England Biolabs, США) было показано, что эпитопы, узнаваемые вируснейтрализующими антителами ch14D5 и ch1B1, совпадают или существенно перекрываются, так как пептиды, отобранные по связыванию с обоими антителами, соответствовали трем сходным участкам домена III: aa 307–313, aa 333–338 и aa 341–348. Для исследования противовирусной активности химерных антител ch14D5, ch1B1 и ch10C2 в экспериментах in vivo, мышей (10 г) заражали i.p. суспензией ВКЭ. Через 1, 2 или 3 дня мышам i.m. однократно вводили исследуемое антитело в дозировках 100 мкг/мышь или 10 мкг/мышь или 0,9% NaCl (контроль). Были получены следующие результаты: - При заражении мышей ВКЭ в дозировке 316 ЛД50 и введении антител ch14D5, ch1B1 или ch10C2 через сутки, антитела ch14D5 и ch1B1 показали достаточно высокую эффективность, существенно превысившую эффективность коммерческого препарата сывороточного иммуноглобулина, введенного в тех же дозировках. Антитело ch10C2 в этих условиях протективную активность не проявило. - При заражении мышей ВКЭ в дозировке 3-5 ЛД50 и введении антител ch14D5, ch1B1 или ch10C2 через сутки, антитело ch10C2 показало слабую протективную активность и только в дозировке 100 мкг/мышь. Антитела ch14D5, ch1B1 обеспечили высокий процент защиты животных. - Антитело ch14D5 продемонстрировало высокую эффективность протекции мышей, зараженных не только Европейским субтипом ВКЭ, но и Сибирским и Дальневосточным субтипами, причем эффективность протекции не зависела от субтипа ВКЭ. - Антитело ch14D5 продемонстрировало способность защищать мышей и при терапевтическом применении, то есть при введении через 2 и 3 дня после заражения. Все полученные в экспериментах in vivo результаты свидетельствуют о высоком терапевтическом потенциале химерного антитела ch14D5. 3. Для исследований, способно ли антитело ch14D5 усиливать инфекцию, использовали ту же мышиную модель – мышей заражали i.p. ВКЭ и через 1 сутки (или через 2 или 3 дня) вводили препараты антител. На первом этапе подобрали суб-протективную дозу для антитела ch14D5 - 0.4-0.5 μg per mouse, при введении которой 100% зараженных мышей погибает. При этом, СПЖ групп мышей, получивших такие суб-протективные дозировки антитела ch14D5, статистически значимо не отличались от СПЖ мышей, которым вместо антитела ch14D5 вводили 0.9%, что показывает отсутствие усиления инфекции, опосредованного введением суб-протективных доз антитела ch14D5. Аналогичные эксперименты провели, вводя мышам через сутки после заражения исходные моноклональные антитела mAb14D5 и mAb10C2 и химерное антитело ch10C2. Кроме того, провели эксперименты с лечением мышей суб-протективной концентрацией антитела ch14D5 через два и три дня после заражения мышей ВКЭ. Суммированные результаты подтвердили, что СПЖ, наблюдаемая при введении суб-протективных доз как химерных антител ch14D5 и ch10C2, так и исходных моноклональных антител, даже несколько превышает СПЖ контрольных мышей, хотя это превышение статистически не значимо. Полученные данные доказывают отсутствие эффекта усиления инфекции, опосредованного введением как исходных моноклональных антител mAb10C2 и mAb14D5, так и созданных на их основе химерных антител ch14D5 и ch10C2. Более того, одновременное введение химерных антител ch14D5 и ch10C2, направленных к разным доменам белка Е ВКЭ, не повлияло на защитные свойства антитела ch14D5. 4. На основе клеточных линий DG44/FRT и сконструированных плазмид были созданы 5 клеточных линий, продуцирующие химерные антитела ch3G11, ch5H5, ch7B8, ch8G4 и ch6С6 против синтетических олигосахаридов (бета-глюкана, галактоманнана и маннана). Для этого на первом этапе клетки были трансфицированы соответствующей плазмидой, несущей ген одного из целевых антител, совместно с вспомогательной плазмидой pOG44, содержащей ген флиппазы. Клетки DG44/FRT трансфицировали парами плазмид pCDNA5\FRT-DHFR-full-3G11 и pOG44, pCDNA5\FRT-DHFR-full-5H5 и pOG44, pCDNA5\FRT-DHFR-full-7B8 и pOG44, pCDNA5\FRT-DHFR-full-8G4 и pOG44, а также pCDNA5\FRT-DHFR-full-6С6 и pOG44. После отбора клонов и амплификации генов было отобраны стабильные клеточные линии, продуцирующие соответствующие целевые химерные антитела со следующей удельной продуктивностью: DG44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full-3G11) – 8,5 пкг/клетку в день; DG44/FRT (pCDNA5\FRT-DHFR-full-5H5) – 8,1 пкг/клетку в день; DG44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full-7B8)– 7,6 пкг/клетку в день; DG44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full-8G4) – 0,1 пкг/клетку в день; DG44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full-6C6) – 6,0 пкг/клетку в день. 5. Химерные антитела ch3G11, ch5H5, ch7B8 и ch6C6 были наработаны в культуре клеток DG44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full-3G11), DG44/FRT (pCDNA5\FRT-DHFR-full-5H5), DG44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full-7B8) и DG44/FRT(pCDNA5\FRT-DHFR-full-6C6). Затем они были очищены хроматографически с использованием сорбента “Protein A sepharose CL-4B”. Методом поверхностного плазмонного резонанса с использованием оптического биосенсора ProteOn XPR 36 (Bio-Rad) определены параметры, характеризующие сродство химерных антител ch3G11, ch5H5, ch7B8 и ch6C6 к синтетическим олигосахаридам бета-глюкану, галактоманнану и маннану. Полученные значения констант скорости диссоциации и ассоциации kd и ka, а также равновесной константы диссоциации комплексов KD составили: ch3G11: kd = 1.0 × 10(-4) с(-1); ka = 6.4 × 10(4) М(-1) с(-1); KD = 17±2 × 10(-9) M; ch5H5: kd = 2,5 × 10(-3) с(-1); ka = 2,3 × 10(5) М(-1) с(-1); KD = 6,4±0,5 × 10(-9) M; ch7B8: kd = 6,7 × 10(-4) с(-1), ka = 6,1 × 10(4) М(-1) с(-1), KD = 11±1 × 10(-9) M. Как и предпологалось, химерное антитело ch6C6, как и исходное моноклональное mAb6C6, оказалось низкоаффинными (KD > 1 µM). Аффинность полученных антител ch3G11 и ch5H5 и наработанные количества позволили провести запланированные эксперименты in vivo. 6. Антимикотическую активность химерных антител ch3G11 и ch5H5, направленных к синтетическому бета-глюкану, исследовали в мышиной модели системного кандидоза в 2-х вариантах, описанных ранее, – летальная и нелетальная модель (Clancy et al., 2009; Torosantucci et al., 2009). Результаты исследования в нелетальной модели показали, что при применении химерного антитела ch3G11 в дозировке 150 мкг/мышь наблюдалось существенное, статистически достоверное (p value < 0.001) уменьшение количества выросших колоний по сравнению с таковым в группе контрольных мышей. Уменьшение уровня C. albicans в почках мышей, которым вводили антитело ch5H5 в той же дозировке, было статистически не значимым. Результаты исследования в летальном варианте модели системного кандидоза показали, что оба химерных антитела обладали протективной активностью, причем антитело ch5H5 показало большую эффективность. Введение этого антитела в дозе 150 µg/mouse обеспечило 50% выживаемость мышей, зараженных летальной дозой C. albicans. При введении антитела ch3G11 в дозе 150 µg/mouse наблюдалась 75% смертность. При введении обоих антител дозе 15 µg/mouse, как и в контрольной группе, наблюдалась 100% смертность. Вместе с тем, в группах мышей, которым вводили антитела ch3G11 и ch5H5 в дозе 15 µg/mouse наблюдалось увеличение средней продолжительности жизни (17.5 ± 4.7 и 14.3 ± 6.1, соответственно, против 8.7 ± 5.0 в контрольной группе), хотя разница не была статистически значима.

 

Публикации

1. Байков И.К., Матвеев А.Л., Емельянова Л.А., Каверина Г.Б., Ткачёв С.Е., Тикунова Н.В. Влияние различий в третьем домене гликопротеина Е вируса клещевого энцефалита Дальневосточного, Сибирского и Европейского субтипов на связывание рекомбинантных белков D3 с химерным антителом ВАВИЛОВСКИЙ ЖУРНАЛ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ, - (год публикации - 2019)

2. Байков И.К., Матвеев А.Л., Кондратов И.Г. Тикунова Н.В. Профиль N-гликозилирования протективного химерного антитела ch14D5a против вируса клещевого энцефалита Биоорганическая химия, том 43, №1, С. 83-87 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.7868/S013234231701002X

3. Матвеев А.Л. , Хлусевич Я.А., Байков И.К.,Бабкин И.В.,Гончарова Е.П., Морозова В.В., Тикунова Н.В. Создание стабильного штамма-продуцента полноразмерного антитела человека на примере антитела против вируса эктромелии ВАВИЛОВСКИЙ ЖУРНАЛ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ, 21(8), С:993-1000 (год публикации - 2017) https://doi.org/10.18699/VJ17.324

4. Матвеев А.Л., Козлова И.В., Дорощенко Е.К., Стронин О.В., Лисак О.В., Сунцова О.В., Савинова Ю.С., Емельянова Л.А., Байков И.К., Тикунова Н.В. ХИМЕРНОЕ АНТИТЕЛО 14D5 ЗАЩИЩАЕТ МОДЕЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ОТ ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО, СИБИРСКОГО И ЕВРОПЕЙСКОГО СУБТИПОВ ВИРУСА КЛЕЩЕВОГО ЭНЦЕФАЛИТА Acta Biomedica Scientifica, - (год публикации - 2019)

5. Матвеев А.Л., Крылов В.Б., Хлусевич Я.А., Яшунский Д.В., Емельянова Л.А., Цветков Ю.Е., Карелин А.А., Байков И.К., Вонг С.В., Айманианда В., Ладже Ж.-П., Тикунова Н.В., Нифантьев Н.Э. Novel mouse monoclonal antibodies specifically recognizing β-(1→3)-D-glucan antigen PLOS ONE, - (год публикации - 2019)

6. Матвеев А.Л.,Крылов В.Б., Емельянова Л.А., Соловьев А.С., Хлусевич Я.А.,Байков И.К., Фонтэйн Т., Латдже Ж-П., Тикунова Н.В., Нифантьев Н.Э. Novel mouse monoclonal antibodies specifically recognize Aspergillus fumigatus galactomannan PLOS ONE, 13(3), P.e0193938. (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1371/journal.pone.0193938

7. Ружек Д., Авжич Жупанц Т., Борде Йо., Хрдле А., Айер Л., Карганова Г.Г., Холодилов И., Кнап Н., Козловская Л.И., Матвеев А., Миллер А.Д., Осолодкин Д.И., Оверби А.К., Тикунова Н., Ткачев С., Зайковска Дж. Tick-borne encephalitis in Europe and Russia: Review of pathogenesis, clinical features, therapy, and vaccines Antiviral research, - (год публикации - 2019)

8. Хлусевич Я.А. ,Матвеев А.Л., Гончарова Е.П., Байков И.К., Тикунова Н.В. ИЗУЧЕНИЕ ИММУНОГЕННОСТИ РЕКОМБИНАНТНОГО ФРАГМЕНТА ОРТОПОКСВИРУСНОГО БЕЛКА P35 ВАВИЛОВСКИЙ ЖУРНАЛ ГЕНЕТИКИ И СЕЛЕКЦИИ, - (год публикации - 2019)

9. Хлусевич Я.А., Матвеев А.Л., Байков И.К., Ильичев И., Морозова В.В., Бормотов Н., Пышный Д.В., Булычев Л., Шевелев Г., Тикунова Н.В. Phage display antibodies against ectromelia virus that neutralize variola virus: selection and implementation for p35 neutralizing epitope mapping Antiviral Research, 152, С.18-25 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1016/j.antiviral.2018.02.006

10. Тикунова Н.В., Хлусевич Я.А. Емельянова Л.А., Байков И.К., Нетесов С.В. Иммунологические методы анализа белковых молекул Новосибирский государственный университет, Новосибирск, - (год публикации - 2018)

11. Емельянова Л.А., Матвеев А.Л., Хлусевич Я.А., Байков И.К., Тикунова Н.В. Создание моноклональных антител против бета-глюкана клеточной стенки микопатогенов Проблемы медицинской микологии, Том 20, №2, С.68 (год публикации - 2018)

12. Тикунова Н., Матвеев А., Емельянова Л., Байков И., Хлусевич Я. Высокоспецифичные моноклональные антитела для диагностики Apergillus fumigatus Проблемы медицинской микологии, Том 20, №2, С.119 (год публикации - 2018)

13. Хлусевич Я.А., Матвеев А.Л., Байков И.К., Булычев Л., Ильичев И.В., Шевелев Г.Ю., Пышный Д.В., Тикунова Н.В. Phage display antibodies (selected to Ectromelia virus) capable of Variola virus in vitro neutralization: implementation for p35 neutralize epitope mapping FEBS Open Bio, V.8, S.1, P.418 (год публикации - 2018) https://doi.org/10.1002/2211-5463.12453

14. Тикунова Нина Викторовна, Матвеев Андрей Леонидович, Емельянова Людмила Александровна, Байков Иван Константинович, Хлусевич Яна Александровна. Линии гибридных культивируемых клеток животных Mus musculus, продуцирующие моноклональные антитела, направленные к синтетическому пентасахариду -аналогу галактоманнана, и моноклональные антитела, связывающие данный синтетический пентасахарид -, - (год публикации - )


Возможность практического использования результатов
Практическое применение полученных результатов очевидно. Создана оригинальная система экспрессии мультисубединичных белков в суспензионной эукариотической системе, которую легко использовать для быстрого создания штаммов-продуцентов эукариотических белков. Показано, что полученное и исследованное в рамках данного проекта химерное антитело имеет высокий терапевтический потенциал, поскольку: 1) оно обладает высокой протективной активностью в отношении всех субтипов вируса клещевого энцефалита; 2) оно способно защищать модельных животных и при экстренной профилактики, и при терапевтическом применении; 3) оно не вызывает усиления инфекции при введении его одного и при введении в составе коктейля антител. Кроме того, в рамках проекта получены высокоспецифичные и высокоаффинные моноклональные антитела против галактоманнана, на базе которых в настоящее время уже разрабатывается отечественный аналог тест-системы для выявления микоантигенов, который скорее всего будет превосходить имеющийся по специфичности и не будет уступать по чувствительности. На базе полученных моноклональных антител против бета-глюкана созданы химерные антитела и показано, что они обладают протективной активностью..