Исследование механизмов развития аутоиммунных осложнений вирусных инфекций

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 проекта 25-15-00010

НазваниеИсследование механизмов развития аутоиммунных осложнений вирусных инфекций

Руководитель Тимофеева Анна Михайловна, Кандидат биологических наук

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

Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-108 - Иммунология

Ключевые слова Аутоиммунные заболевания, аутоантитела, молекулярная мимикрия, вирусная инфекция, аутореактивность, IgG

Код ГРНТИ34.43.59

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
На сегодняшний день как никогда актуален вопрос биологической безопасности населения Российской Федерации. Особую угрозу представляет возникновение новых инфекционных заболеваний, способных к пандемическим масштабам распространения, последствия которых могут оказаться катастрофическими для всего человечества. Пандемия COVID-19 оказалась достаточно неожиданной, она стала серьезным вызовом для медицины и продемонстрировала наличие большого числа узких мест в лечении и профилактике инфекционных болезней, а также их осложнений. Нельзя исключать, что в будущем человечество может столкнуться с новой вирусной инфекцией. Для РНК-содержащих вирусов характерны быстрые темпы эволюции, обусловленные частыми циклами репликации, в результате чего возникают различные мутации, которые могут быть связаны с высокой патогенностью для человека. Поэтому не удивительно, что последние, наиболее значимые пандемии были вызваны РНК-содержащими вирусами (ВИЧ-инфекция, грипп H1N1, тяжелый острый респираторный синдром, ближневосточный респираторный синдром, геморрагическая лихорадка Эбола, Чикунгунья, Зика, COVID-19). Обеспечение биологической безопасности среди всего прочего включает изучение патогенеза вирусного заболевания. Пандемия COVID-19 привлекла внимание к вопросам иммунопатологии при вирусных инфекциях, поскольку у части пациентов, перенесших COVID-19, было зафиксировано развитие аутоиммунного заболевания. Во всем мире разрабатываемые вакцины вызывали обеспокоенность населения в связи с возможными аутоиммунными последствиями. Поэтому исследование механизмов развития аутореактивности иммунной системы к собственным белкам как осложнение вирусной инфекции как никогда актуально как для существующих инфекций, так и возможных эпидемий в будущем. Одним из механизмов развития аутореактивности является механизм молекулярной мимикрии, поэтому в рамках данного проекта будут охарактеризованы эпитопы вирусных белков, обладающих некоторым структурно-функциональным сходством с человеческими белками, и будет охарактеризован иммунный ответ пациентов на эти эпитопы. Это позволит оценить вероятность развития аутоиммунных реакций и выявить группы пациентов, нуждающихся в наблюдении специалистов для своевременной диагностики аутоиммунных проявлений осложнений вирусной инфекции. В рамках проекта будет проведено исследование на примере трех различных РНК-вирусов (SARS-CoV-2, ВИЧ-1, вирус клещевого энцефалита), что позволит разработать универсальную платформу для анализа вирусных белков в качестве вероятных триггеров аутоиммунных осложнений, позволит выявить общие механизмы иммунопатогенеза вирусных инфекций и экстраполировать данные при возникновении новых вирусных угроз. Более того, анализ структурно-функционального сходства вирусных белков с человеческими позволит выявить эпитопы для разработки моноклональных антител, безопасных с точки зрения развития аутореактивного ответа. Антитела с каталитической активностью являются перспективными терапевтическими средствами при вирусных инфекциях. Например, моноклональные антитела, гидролизующие белок оболочки ВИЧ gp120, обладают значительной вирус-нейтрализующей активностью. В результате реализации проекта будет разработана стратегия получения моноклональных антител с каталитической активностью против белков оболочки вируса, не проявляющие аутореактивности к аутоантигенам человека.

Ожидаемые результаты
В результате реализации проекта планируется получить следующие результаты: 1. Будет разработана стратегия анализа эпитопов вируса, которые могут быть связаны с развитием аутоиммунных реакций при инфицировании существующими вирусами или при появлении новой вирусной угрозы. Такие эпитопы не должны использоваться при разработке вакцин. 2. Эпитопы белков вирусов (на примере трех различных РНК-вирусов) будут проанализированы на наличие структурно-функционального сходства с белками человека. Будут определены эпитопы белков оболочки трех вирусов, которые могут быть ассоциированы с развитием аутоиммунных реакций по механизму молекулярной мимикрии. 3. Будет оценена иммуногенность эпитопов белков вирусов, вызывающих обеспокоенность. Это позволит оценить вероятность развития аутоиммунных реакций и выявить группы пациентов, нуждающихся в наблюдении специалистов для своевременной диагностики аутоиммунных проявлений осложнений вирусной инфекции. 4. Будет исследована регуляция функции иммунной системы через ось микроРНК, что позволит рассмотреть микроРНК в качестве диагностических маркеров осложненного течения вирусной инфекции. Кроме того, микроРНК являются перспективными мишенями для терапии различных заболеваний, включая вирусные инфекции. Стратегии повышения или снижения концентрации микроРНК могут рассматриваться в качестве путей лечения и профилактики таких осложнений. 5. Будут разработаны моноклональные каталитически активные антитела, гидролизующие белки оболочки вирусов, безопасные с точки зрения кросс-реактивности с белками человека, и которые в дальнейшем могут использоваться в терапии инфекционных заболеваний. Результаты, полученные в рамках реализации проекта позволят в дальнейшем создать диагностические системы (1) для оценки иммунного ответа на эпитопы вирусного белка, вызывающих обеспокоенность, на основе ИФА и (2) системы для оценки осложненного течения вирусной инфекции на основе анализа микроРНК методом ПЦР. Также будет получен задел для дальнейшей разработки (3) стратегий лечения осложнений вирусной инфекции за счет регуляции микроРНК и (4) моноклональных каталитически активных антител для терапии. В настоящее время каталитически активные моноклональные антитела против вирусных инфекций разрабатываются только зарубежными исследователями и данный проект открывает возможности для производства таких антител в России. Запланированные результаты могут быть интересны отечественной фармакологической индустрии и разработчикам кандидатных вакцин, а также научным группам, изучающим патогенез вирусных заболеваний, и специалистам в области аутоиммунных патологий. За последние за последние 5 лет коллектив авторов опубликовал 52 статьи в рецензируемых журналах (из них 34 статьи в Q1), поэтому нет сомнений что результаты проекта будут хорошо опубликованы.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. Собрана референсная коллекция образцов плазмы крови: реконвалесцентов COVID-19, пациентов с Long COVID, вакцинированных против SARS-CoV-2, лиц с различными формами клещевого энцефалита (КЭ), вакцинированных против вируса КЭ, пациентов с ВИЧ-инфекцией, а также группы здоровых невакцинированных доноров (контроль). Из полученных образцов плазмы выделены препараты IgG. 2. Белки вирусных оболочек (Е-белок вируса клещевого энцефалита и Env-белок ВИЧ) были иммобилизованы на BrCN-активированной сефарозе 4B. Полученные иммуносорбенты использовали для аффинного выделения специфических антител. Показано, что доля антител, специфичных к оболочечным белкам, в общем пуле IgG у исследованных доноров не превышает 2% от общего содержания IgG. 3. Разработана методика биоинформатического скрининга для прогнозирования аутореактивного потенциала вирусных белков на основании анализа сходства их аминокислотных последовательностей с протеомом человека. Разработанный алгоритм in silico-анализа позволил предсказать аутореактивные свойства ключевых структурных белков вирусов SARS-CoV-2, КЭ и ВИЧ-1. Обнаружены пептидные мотивы, сходные с последовательностями человеческих белков: 9 в S-белке SARS-CoV-2, 4 в E-белке вируса КЭ и 3 в белке Env ВИЧ-1. Наличие подобных участков молекулярной мимикрии поддерживает гипотезу о том, что иммунный ответ на данные вирусы потенциально может приводить к перекрестной реактивности и инициации аутоиммунных процессов у предрасположенных лиц. 4. С помощью биоинформатических методов проведен анализ микроРНК, ассоциированных с модуляцией противовирусного иммунного ответа. В результате были идентифицированы несколько микроРНК (включая miR-146a-5p, miR-181a-5p, miR-29a-3p и miR-29b-3p), перспективных для дальнейшего изучения в контексте вирусных инфекций. Сравнительный анализ профилей экспрессии микроРНК в плазме крови, показал что у пациентов с КЭ уровень miR-29a-3p и miR-146a-5p был достоверно снижен, а уровень miR-766-3p — повышен по сравнению с контрольной группой. Для 15 микроРНК, ассоциированных с ВИЧ-инфекцией, был проведен in silico-анализ их вовлеченности в регуляторные пути иммунного ответа. Установлено, что микроРНК образуют сложную регуляторную сеть, оказывающую многоплановое влияние на патогенез ВИЧ-инфекции. С одной стороны, ряд микроРНК (miR-29a-3p, miR-149-5p, miR-133b, miR-138-5p, miR-378a-3p, miR-324-5p, miR-92a-3p и другие) демонстрирует прямой противовирусный потенциал, нацеливаясь на ключевые гены вируса или 3’UTR. С другой стороны, эти же микроРНК оказывают глубокое воздействие на иммунный ответ хозяина, зачастую способствуя ускользанию вируса от иммунного контроля и формированию латентных резервуаров.

Публикации

1. Михеева Е.В., Аулова К.С., Невинский Г.А., Тимофеева А.М. In Silico Analysis of MiRNA Regulatory Networks to Identify Potential Biomarkers for the Clinical Course of Viral Infections Int. J. Mol. Sci. , 2025, 26(20), 10100 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms262010100

2. Тимофеева А.М., Аулова К.С., Мустаев Е.А., Невинский Г.А. SARS-CoV-2 Spike Protein and Molecular Mimicry: An Immunoinformatic Screen for Cross-Reactive Autoantigen Candidates Int. J. Mol. Sci., 2025, 26(18), 8793 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms26188793

3. Ли Ц., Тимофеева А.М. Вирус клещевого энцефалита в качестве триггера аутоиммунных реакций XII Международная конференция молодых ученых: биоинформатиков, биотехнологов, биофизиков, вирусологов, молекулярных биологов и специалистов фундаментальной медицины. Сборник тезисов. Наукоград Кольцово., С. 46-47. (год публикации - 2025)
10.25205/978-5-4437-1843-9-23