Получение делетированного варианта рекомбинантного флагеллина и исследование его радиозащитной эффективности на модели острого радиационного поражения у мышей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Цель работы – экспериментальное изучение радиозащитного действия рекомбинантного флагеллина, лишенного антигенных свойств, в условиях общего внешнего облучения мышей по показателям выживаемости и влиянию на гемо- и иммунопоэз. В работе использовано новое рекомбинантное производное флагеллинаSalmonella enterica – белок dFliC, полученный путем структурно-ориентированного реинжиниринга ранее разработанной молекулы. Радиозащитное действие dFliC изучали на модели костномозговой формы острого радиационного поражения у мышей. 30-суточную выживаемость облученных мышей анализировали по методу Каплана–Мейера. Оценивали влияние белка dFliC на численность селезеночных колониеобразующих единиц (КОЕ-с) и миелокариоцитов в костном мозге, клеточный состав и цитокиновый профиль периферической крови мышей. Для статистической обработки результатов использовали программное обеспечение Statistica 8.0. Разработан протокол очистки молекулы рекомбинантного флагеллина dFliC и получены образцы белка, чистота которого составила 92.79%. Установлено, что введение dFliC в дозе 1 мг/кгза 15–30 мин до облучения в дозе 7.8 Гр повышало 30-суточную выживаемость мышей на 38% (р< 0.05). Применение dFliC способствовало повышению количества КОЕ-с на 9 сутки после облучения в дозе 7 Гр в 2.8 раза (р< 0.05), сохранению жизнеспособности гемопоэтических стволовых клеток, снижению тяжести тромбоцитопении. Регистрировалось повышение продукции ИЛ-3 и ГМ-КСФ, участвующих в регуляции ранних этапов развития кроветворных клеток, и хемоаттрактанта макрофагов ИЛ-12р40; содержание провоспалительных цитокинов ИЛ-1β и ИЛ-33 поддерживалось на более низком уровне, чем при облучении без применения dFliC. Структурная перестройка молекулы флагеллина не привела к снижению радиозащитного действия рекомбинантного белка. Показано, что противолучевая эффективность dFliC обеспечивается защитным действием на кроветворные клетки костного мозга и стимуляцией постлучевого восстановления гемо- и иммунопоэза путем регуляции экспрессии цитокинов с широким спектром биологической активности.

Об авторах

Е. В. Мурзина

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Автор, ответственный за переписку.
Email: elenmurzina@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

Г. А. Софронов

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: gasofronov@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

А. С. Симбирцев

Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Пастера

Email: simbas@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

Н. В. Аксенова

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: nataaks@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

Н. А. Климов

Институт экспериментальной медицины

Email: nklimov@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

О. М. Веселова

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: veselova28@mail.ru
Санкт-Петербург, Россия

Е. В. Дмитриева

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова

Email: ev.dmitrieva@yandex.ru
Санкт-Петербург, Россия

В. В. Копать

ООО “АТГ Сервис Ген”

Email: kopat@service-gene.ru
Санкт-Петербург, Россия

А. А. Рябченкова

ООО “АТГ Сервис Ген”

Email: riabchenkova@service-gene.ru
Санкт-Петербург, Россия

Е. Л. Чирак

ООО “АТГ Сервис Ген”

Email: chirak.evgenii@service-gene.ru
Санкт-Петербург, Россия

Е. Р. Чирак

ООО “АТГ Сервис Ген”

Email: chirak.elizaveta@service-gene.ru
Санкт-Петербург, Россия

И. В. Духовлинов

ООО “АТГ Сервис Ген”

Email: atg@service-gene.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 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».