Development of shortened recombinant flagellin and study of its radioprotective efficacy in mice with acute radiation injury

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The aim of the workis an experimental study of the radioprotective effect of shortened recombinant flagellin under conditions of total body irradiation of mice by survival rates and the effect on hemo- and immunopoiesis. A new recombinant shortened derivative of Salmonella enterica – dFliC protein obtained by structure-oriented reengineering of a previously developed molecule was used. The radioprotective effect of dFliC was studied in the mouse model of hematopoietic acute radiation syndrome. The 30-day survival of irradiated mice was analyzed using the Kaplan-Meier method. The effect of dFliC protein on the number of splenic colony-forming units (CFU-s) and myelokaryocytes in the bone marrow, peripheral blood parameters, and the cytokine profile in the blood serum of mice was assessed. Statistica 8.0 software was used for statistical processing of the results. A purification test record for the recombinant flagellin dFliC was developed, and protein samples with a purity of 92.79% according to HPLC were obtained. Administration of dFliC at a dose of 1 mg/kg30 min prior to 7.8 Gy X-rays increased 30-day survival of mice by 38% (p < 0.05 compared to the vehicle control). On day 9 after X-ray irradiation at a dose of 7 Gy, the number of colonies increased 2.8 times in dFliC-treated mice (p < 0.05), the viability of hematopoietic progenitor cells increased and the severity of thrombocytopenia decreased. An increase in the production of cytokines involved in hematopoiesis, IL-3. GM-CSF and IL-12p40, has been recorded. The level of proinflammatory cytokines IL-1β and IL-33 was maintained at a lower level than when exposed to radiation without dFliC. Deimmunization and structural rearrangement of the flagellin molecule did not lead to a decrease in the radioprotective effect of the recombinant protein. Radioprotective efficacy of dFliC is provided by a protective effect on bone marrow hematopoietic cells and stimulation of postradiation restoration of hemo- and immunopoiesis by regulating the expression of cytokines with a wide range of biological activity.

作者简介

E. Murzina

Kirov Military Medical Academy

编辑信件的主要联系方式.
Email: elenmurzina@mail.ru
Saint Petersburg, Russia

G. Sofronov

Kirov Military Medical Academy

Email: gasofronov@mail.ru
Saint Petersburg, Russia

A. Simbirtsev

St. Petersburg Pasteur Research Institute of Epidemiology and Microbiology

Email: simbas@mail.ru
Saint Petersburg, Russia

N. Aksenova

Kirov Military Medical Academy

Email: nataaks@mail.ru
Saint Petersburg, Russia

N. Klimov

Institute of Experimental Medicine

Email: nklimov@mail.ru
Saint Petersburg, Russia

O. Veselova

Kirov Military Medical Academy

Email: veselova28@mail.ru
Saint Petersburg, Russia

E. Dmitrieva

Kirov Military Medical Academy

Email: ev.dmitrieva@yandex.ru
Saint Petersburg, Russia

V. Kopat

“ATG Service Gene” LLC

Email: kopat@service-gene.ru
Saint Petersburg, Russia

A. Riabchenkova

“ATG Service Gene” LLC

Email: riabchenkova@service-gene.ru
Saint Petersburg, Russia

E. Chirak

“ATG Service Gene” LLC

Email: chirak.evgenii@service-gene.ru
Saint Petersburg, Russia

E. Chirak

“ATG Service Gene” LLC

Email: chirak.elizaveta@service-gene.ru
Saint Petersburg, Russia

I. Dukhovlinov

“ATG Service Gene” LLC

Email: atg@service-gene.ru
Saint Petersburg, Russia

参考

  1. Tallant T., Deb A., Kar N. et al.A Flagellin acting via TLR5 is the major activator of key signaling pathways leading to NF-kappa B and proinflammatory gene program activation in intestinal epithelial cells.BMC Microbiol.2004;4:33. https://doi.org/10.1186/1471-2180-4-33
  2. Rhee S.H., Im E., Pothoulakis C.Toll-like receptor 5 engagement modulates tumor development and growth in a mouse xenograft model of human colon cancer.Gastroenterology. 2008;135(2):518–528. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2008.04.022
  3. Singh V.K., Seed T.M.Entolimod as a radiation countermeasure for acute radiation syndrome.Drug Discov. Today.2021;26(1):17–30. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2020.10.003
  4. Molofsky A.B., Byrne B.G., Whitfeld N.N. et al.Cytosolic recognition of flagellin by mouse macrophages restricts Legionella pneumophila infection.J. Exp. Med. 2006;203(4):1093–1104. https://doi.org/10.1084/jem.20051659
  5. Lai L., Yang G., Yao X., Wang L., Zhan Y., Yu M., Yin R., Li C., Yang X, Ge C.NLRC4 mutation in flagellin-derived peptide CBLB502 ligand-binding domain reduces the inflammatory response but not radioprotective activity.J. Radiat. Res.2019;60(6):780–785. https://doi.org/10.1093/jrr/rrz062
  6. Biedma M.E., Cayet D., Tabareau J. et al.Recombinant flagellins with deletions in domains D1, D2 and D3: Characterization as novel immunoadjuvants.Vaccine.2019;37(4):652–663. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2018.12.009
  7. Malapaka R.R., Adebayo L.O., Tripp B.C.A deletion variant study of the functional role of the Salmonella flagellin hypervariable domain region in motility.J. Mol. Biol.2007;365(4):1102–1116. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2006.10.054
  8. Mett V., Kurnasov O.V., Bespalov I.A. et al.A deimmunized and pharmacologically optimized Toll-like receptor 5 agonist for therapeutic applications.Commun. Biol. 2021;4(1):466. https://doi.org/10.1038/s42003-021-01978-6
  9. Rhee J.H., Khim K., Puth S., Choi Y., Lee S.E.Deimmunization of flagellin adjuvant for clinical application.Curr. Opin. Virol. 2023;60:101330. https://doi.org/10.1016/j.coviro.2023.101330
  10. Zinsli L.V., Stierlin N., Loessner M.J., Schmelcher M.Deimmunization of protein therapeutics – Recent advances in experimental and computational epitope prediction and deletion.Comput. Struct. Biotechnol. J. 2021;19:315–329. https://doi.org/10.1016/j.csbj.2020.12.024
  11. Гребенюк А.Н., Аксенова Н.В., Петров А.В. и др.Получение различных вариантов рекомбинантного флагеллина и оценка их радиозащитной эффективности.Вестн. Рос. воен.-мед. академии.2013;3:75–80. [Grebenyuk A.N., Aksenova N.V., Petrov A.V. et al. Poluchenie razlichnykh variantov rekombinantnogo flagellina i otsenka ikh radiozashchitnoy effektivnosti = = Preparation of different recombinant flagellin variants and evaluation of their radioprotective efficacy.Vestnik Rossiyskoy Voenno-meditsinskoy akademii. 2013;3:75–80. (In Russ.)].
  12. Мурзина Е.В., Софронов Г.А., Аксенова Н.В. и др.Экспериментальная оценка противолучевой эффективности рекомбинантного флагеллина.Вестн. Рос. воен.-мед. академии. 2017;19(3):122–128. [Murzina E.V., Sofronov G.A., Aksenova N.V. et al. Experimental estimation of the radioprotective efficiency of recombinant flagellin.Vestnik Rossijskoj voenno-medicinskoj akademii.2017;19(3):122–128. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/brmma623038
  13. Лисина Н.И., Щеголева Р.А., Шлякова Т.Г. и др.Противолучевая эффективность флагеллина в опытах на мышах.Радиац. биология. Радиоэкология. 2019;59(3):274–278. [Lisina N.I., Shchegoleva R.A., Shlyakova T.G. et al. Evaluation of antiradiation efficiency of flagellin in experiments of mice.Radiacionnaya biologiya. Radioekologiya = = Radiation biology. Radioecology. 2019;59(3):274–278. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S086980311903007X
  14. Wang F., Burrage A.M., Postel S. et al.A structural model of flagellar filament switching across multiple bacterial species.Nat. Commun. 2017;8(1):960. https://doi.org/10.1038/s41467-017-01075-5
  15. Madeira F., Park Y.M., Lee J. et al.The EMBL-EBI search and sequence analysis tools APIs in 2019.Nucleic Acids Res. 2019;47(W1):636–641. https://doi.org/10.1093/nar/gkz268
  16. Wilkins M.R., Gasteiger E., Bairoch A. et al.Protein identification and analysis tools on the ExPASy Server.Methods Mol. Biol. 1999:112:531–552. https://doi.org/10.1385/1-59259-584-7:531
  17. Yang J., Zhang Y.I-TASSER server: new development for protein structure and function predictions.Nucleic Acids Res. 2015;43(W1):174–181. https://doi.org/10.1093/nar/gkv342
  18. Green M.R., Sambrook J.Transformation of Escherichia coli by electroporation.Cold Spring Harb. Protocols. 2020;2020(6):101220. https://doi.org/10.1101/pdb.prot101220
  19. Laemmli U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4.Nature. 1970;227(5259):680–685. https://doi.org/10.1038/227680a0
  20. Директива 2010/63/EU Европейского парламента и совета европейского союза по охране животных, используемых в научных целях. Санкт-Петербург: Rus-LASA “НП объединение специалистов по работе с лабораторными животными”, 2012. 48 с. [Directive 2010/63/EU of the European parliament and of the council of 22 September 2010 on the protection of animals used for scientific purposes (Text with EEA relevance).Official J. Europ. Union. 2010:33–79. (In Russ.)].
  21. Till J.E., McCulloch E.A.A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells. 1961.Radiat. Res. 2011;175(2):145–149. https://doi.org/10.1667/rrxx28.1
  22. Ковальчук Л.В., Игнатьева Г.А., Ганковская Л.В. и др.Иммунология: практикум. М.: ГЭОТАР- Медиа, 2015. 176 с. [Koval’chuk L.V., Ignat’eva G.A., Gankovskaya L.V. i dr. Immunologiya: praktikum = = Immunology: a practical course. Moscow: GEOTAR-Media, 2015. 176 p. (In Russ.)].
  23. Chen X., Zaro J.L., Shen W.C.Fusion protein linkers: property, design and functionality.Adv. Drug Deliv. Rev.2013;65(10):1357–1369. https://doi.org/10.1016/j.addr.2012.09.039
  24. Гребенюк А.Н., Легеза В.И.Противолучевые свойства интерлейкина-1. Санкт-Петербург: Фолиант, 2012. 216 с. [Grebenyuk A.N., Legeza V.I. Protivoluchevye svojstva interlejkina-1 = Antiradiation properties of interleukin-1. Sankt-Peterburg: Foliant, 2012. 216 p. (In Russ.)].
  25. Schaue D., Kachikwu E.L., McBride W.H. Cytokines in radiobiological responses: a review.Radiat. Res. 2012;178(6):505–523. https://doi.org/10.1667/RR3031.1
  26. Васин М.В., Соловьев В.Ю., Мальцев В.Н. и др.Первичный радиационный стресс, воспалительная реакция и механизм ранних пострадиационных репаративных процессов в облученных тканях.Мед. радиология и радиац. безопасность.2018;63(6):71–81. [Vasin M.V., Solov’ev V.Yu., Mal’tsev V.N. et al. Primary radiation stress, inflammatory reaction and the mechanism of early postradiation reparative processes in irradiated tissue.Medical Radiology and Radiation Safety.2018;63(6):71–81. (In Russ.)]. https://doi.org/10.12737/article_5c0eb50d2316f4.12478307
  27. Рыбкина В.Л., Азизова Т.В., Адамова Г.В., Ослина Д.С.Влияние ионизирующего излучения на цитокиновый статус (обзор литературы).Радиац. биол. Радиоэкология. 2022;62(6):578–590. [Rybkina V.L., Azizova T.V., Adamova G.V., Oslina D.S. Effect of ionizing radiation on cytokine status (Literature review).Radiacionnaya biologiya. Radioekologiya = = Radiation biology. Radioecology. 2022;62(6):578–590. (In Russ.)]. https://doi.org/10.31857/S086980312206011X
  28. DiCarlo A.L., Horta Z.P., Aldrich J.T. et al.Use of growth factors and other cytokines for treatment of injuries during a radiation public health emergency.Radiat. Res. 2019;192(1):99–120. https://doi.org/10.1667/RR15363.1
  29. Симбирцев А.С., Кетлинский С.А.Перспективы использования цитокинов и индукторов синтеза цитокинов в качестве радиозащитных препаратов.Радиац. биология. Радиоэкология. 2019;59(2):170–176. [Simbirtsev A.S., Ketlinsky S.A. Perspectives for cytokines and cytokine synthesis inducers as radioprotectors.Radiacionnaya biologiya. Radioekologiya = Radiation biology. Radioecology. 2019;59(2):170–176. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0869803119020164
  30. Легеза В.И., Драчев И.С., Чепур С.В.Осложнения лучевой противоопухолевой терапии (клиника, патогенез, профилактика, лечение). Санкт-Петербург: СпецЛит, 2022. 207 с. [Legeza V.I., Drachev I.S., Chepur S.V. Oslozhneniya luchevoj protivoopuholevoj terapii (klinika, patogenez, profilaktika, lechenie) = Complications of radiation antitumor therapy (clinic, pathogenesis, prevention, treatment). Sankt-Peterburg: SpecLit, 2022. 207 p. (In Russ.)].
  31. Guan R., Pan M., Xu X. et al.Interleukin-33 potentiates TGF-β signaling to regulate intestinal stem cell regeneration after radiation injury.Cell Transplant. 2023;32:9636897231177377. https://doi.org/10.1177/09636897231177377
  32. Пономарев Д.Б., Степанов А.В., Селезнев А.Б., Ивченко Е.В.Ионизирующие излучения и воспалительная реакция. Механизмы формирования и возможные последствия.Радиац. биология. Радиоэкология. 2023;63(3):270–284. [Ponomarev D.B., Stepanov A.V., Seleznyov A.B., Ivchenko E.V. Ionizing radiation and inflammatory reaction. Formation mechanism and implications.Radiacionnaya biologiya. Radioekologiya = Radiation biology. Radioecology. 2023;63(3):270–284. (In Russ.)]. https://doi.org/10.31857/S0869803123030128

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».