Immune response against DNA- and mRNA vaccines encoding artificial influenza virus immunogens

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Constant antigenic drift of circulating influenza viruses leads to inefficiency of seasonal influenza vaccines, thus requiring annual re-design of these vaccines. Therefore, the development of a universal influenza vaccine is of particular relevance. A promising line of research in this area is to design the immunogens consisting of conserved protein fragments from different influenza viral strains. The aim of this work was to assess immunogenicity of DNA vaccines and mRNA vaccines encoding artificial antigens consisting of conserved hemagglutinin stem fragments and conserved M2 protein. We have obtained DNA vaccine constructs encoding artificial immunogens AgH1, AgH3, and AgM2, which contained conserved fragments of the hemagglutinin stalk from the two subtypes of influenza A – H1N1 and H3N2, and conserved M2 protein. These DNA vaccines were used as templates for the synthesis of mRNA vaccines. To assess immunogenicity of the obtained constructs, BALB/c mice were immunized with DNA and mRNA vaccines by i/m administration. Assessment of the humoral immune response was carried out by ELISA, using influenza viruses A/Aichi/2/68(H3N2), A/California/07/2009 as antigens and the ULTRIX vaccine containing purified antigens of H1N1 and H3N2 influenza viruses. T cell immune response was assessed using two methods: intracellular cytokine staining (ICS) and ELISpot. ICS was performed to determine CD8+ and CD4+T-lymphocytes producing IFNγ. ELISpot was carried out using the mouse IFNγ ELISpot kit (BD). A peptide mixture which included composition of the target antigens, was used for cell stimulation. The results showed that the designed DNA vaccine constructs induce virus-specific humoral and cellular responses in immunized BALB/c mice. Intramuscular administration of the naked mRNA vaccine constructs induced a weak humoral immune response, thus suggesting a need for further work to improve the delivery approaches.

About the authors

E. V. Starostina

State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector”

Author for correspondence.
Email: starostina_ev@vector.nsc.ru

PhD (Bilogy), Research Associate, Department of Bioengineering

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

S. V. Sharabrin

State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: starostina_ev@vector.nsc.ru

Junior Research Associate, Department of Bioengineering

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

A. P. Rudometov

State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: starostina_ev@vector.nsc.ru

PhD (Bilogy), Senior Research Associate, Department of Bioengineering

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

V. R. Litvinova

State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: starostina_ev@vector.nsc.ru

Junior Research Associate, Department of Bioengineering

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

M. B. Borgoyakova

State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: starostina_ev@vector.nsc.ru

Junior Research Associate, Department of Bioengineering

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

S. I. Bazhan

State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: starostina_ev@vector.nsc.ru

PhD, MD (Bilogy), Leading Research Associate, Department of Bioengineering

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

A. A. Ilyichev

State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: starostina_ev@vector.nsc.ru

PhD, MD (Bilogy), Professor, Head, Department of Bioengineering

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

L. I. Karpenko

State Research Centre of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: starostina_ev@vector.nsc.ru

PhD, MD (Bilogy), Leading Research Associate, Department of Bioengineering

Russian Federation, Koltsovo, Novosibirsk Region

References

  1. Bazhan S.I., Antonets D.V., Starostina E.V., Ilyicheva T.N., Kaplina O.N., Marchenko V.Y., Durymanov A.G., Oreshkova S.F., Karpenko L.I. Immunogenicity and protective efficacy of influenza a DNA vaccines encoding artificial antigens based on conservative hemagglutinin stem region and M2 protein in mice. Vaccines (Basel), 2020, Vol. 9, no. 8 (3), pp. 448-465.
  2. Bazhan S.I., Antonets D.V., Starostina E.V., Ilyicheva T.N., Kaplina O.N., Marchenko V.Y., Volkova O.Y., Bakulina A.Y., Karpenko L.I. In silico design of influenza a virus artificial epitope-based T-cell antigens and the evaluation of their immunogenicity in mice. J. Biomol. Struct. Dyn., 2022, Vol. 40, no. 7, pp. 3196-3212.
  3. Ilyichev A.A., Orlova L.A., Sharabrin S.V., Karpenko L.I. mRNA technology as one of the promising platforms for the SARS-CoV-2 vaccine development. Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2020, Vol. 24, no. 7, pp. 802-807.
  4. Karpenko L.I., Rudometov A.P., Sharabrin S.V., Shcherbakov D.N., Borgoyakova M.B., Bazhan S.I., Volosnikova E.A., Rudometova N.B., Orlova L.A., Pyshnaya I.A., Zaitsev B.N., Volkova N.V., Azaev, M.S., Zaykovskaya A.V., Pyankov O.V., Ilyichev A.A. Delivery of mRNA vaccine against SARS-CoV-2 using a polyglucin:spermidine conjugate. Vaccines, 2021, Vol. 9, no. 2, 76. doi: 10.3390/vaccines9020076.
  5. Kumar A., Meldgaard T.S., Bertholet S. Novel platforms for the development of a universal influenza vaccine. Front. Immunol., 2018, Vol. 9, 600. doi: 10.3389/fimmu.2018.00600.
  6. Liu M.A. A comparison of plasmid DNA and mRNA as vaccine technologies. Vaccines, 2019, Vol. 7, no. 2, 37. doi: 10.3390/vaccines702 0037.
  7. Tsilibary E.P., Charonis S.A., Georgopoulos A.P. Vaccines for Influenza. Vaccines (Basel), 2021, Vol. 9, no. 1, 47. doi: 10.3390/vaccines9010047.
  8. Wang W.L., Li R.Q., Deng Y., Lu N., Chen H., Meng X., Wang W., Wang X.P., Yan K.X., Qi X.R., Zhang X., Xin W., Lu Z., Li X., Bian T., Gao Y., Tan W., Ruan L. Protective efficacy of the conserved NP, PB1, and M1 proteins as immunogens in DNA- and vaccinia virus-based universal influenza A virus vaccines in mice. Clin. Vaccine Immunol., 2015, Vol. 22, pp. 618-630.
  9. Wei C.J., Crank M.C., Shiver J., Graham B.S., Mascola J.R., Nabel G.J. Next-generation influenza vaccines: opportunities and challenges. Nat. Rev. Drug. Discov., 2020, Vol. 19, pp. 239-252.
  10. Wei C.J., Crank M.C., Shiver J. Next-generation influenza vaccines: opportunities and challenges. Nat. Rev. Drug. Discov., 2020, Vol. 19, no. 4, pp. 239-252.
  11. Zhang C., Maruggi G., Shan H., Li J. Advances in mRNA vaccines for infectious diseases. Front. Immunol., 2019, Vol. 10, 594. doi: 10.3389/fimmu.2019.00594.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Evaluation of cellular response in mice immunized with DNA vaccine constructs encoding AgH1, AgH3 and M2 antigens

Download (296KB)

Copyright (c) 2022 Starostina E.V., Sharabrin S.V., Rudometov A.P., Litvinova V.R., Borgoyakova M.B., Bazhan S.I., Ilyichev A.A., Karpenko L.I.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

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».