Study of the adjuvant properties of beta-glucans from Saccharomyces Cerevisiae yeast

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

To increase the effectiveness and immunogenicity of modern vaccines, especially subunit ones, it is required to use adjuvants. Polysaccharides, due to their safety and biocompatibility, are desirable candidates for the creation of vaccine adjuvants. The aim of our study was to develop a method for obtaining beta-Glucans from the yeast Saccharomyces cerevisiae cell wall, and evaluate their adjuvant properties. The high purity and non-toxicity of the resulting preparation was achieved by using enzyme complexes of cellulase and protease in combination with ultrasound (22 kHz) at the purification stage. The developed scheme allows for the yield of beta-Glucans up to 2 g from 100 g of the biomass of wet cells. The adjuvant properties of beta-Glucans were studied in 50 male BALB/c mice, weighing 16–18 g. Immunization was performed twice, with a 14-day interval, intramuscularly, 200 μl per animal. The recombinant receptor-binding domain (RBD) of the surface S protein of the SARS-CoV-2 virus (Wuhan-Hu-1 and B.1.617.2 (Delta)) was used as an antigen, at a dose of 50 μg per animal. A positive control group was administered with the antigen combined with aluminum hydroxide. As a negative control, mice injected with the saline solution were used. The titers of specific antibodies in the blood sera were determined by ELISA assays. RBD (Wuhan-Hu-1 and Delta), and S protein (Wuhan-Hu-1, Delta and Omicron) were used as antigens. The titers of virus-neutralizing antibodies were measured in neutralization tests using SARS-CoV-2 virus strains Wuhan-Hu-1, Delta (B.1.617.2) and Omicron (B.1.1.529). The results of the study have shown that beta-Glucans have the ability to enhance the production of specific and virus-neutralizing antibodies in mice immunized with RBD. The titers of specific and virus neutralizing antibodies are comparable to their levels in the group immunized with RBD and Al(OH)₃. It has been found in the experiments in white outbred ICR mice that the preparation belongs to practically non-toxic substances. Therefore, it can be concluded that the use of beta-Glucans could become a preferable alternative to the conventional adjuvants based on aluminum salts, being biocompatible, biodegradable and non-toxic substances of low labor-intensive production.

About the authors

Ekaterina A. Volosnikova

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

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

PhD (Biology), Senior Researcher, Head, Laboratory of Obtaining and Analizing Biosubstances, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Russian Federation, 630559, Koltsovo, Novosibirsk Region

D. N. Shcherbakov

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: kulenok84@mail.ru

PhD (Biology), Leading Researcher, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Russian Federation, 630559, Koltsovo, Novosibirsk Region

N. V. Volkova

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: kulenok84@mail.ru

PhD (Biology), Researcher, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Russian Federation, 630559, Koltsovo, Novosibirsk Region

T. I. Esina

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: kulenok84@mail.ru

Junior Researcher, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Russian Federation, 630559, Koltsovo, Novosibirsk Region

A. V. Zaikovskaya

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: kulenok84@mail.ru

PhD (Biology), Senior Researcher, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Russian Federation, 630559, Koltsovo, Novosibirsk Region

G. G. Shimina

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: kulenok84@mail.ru

Researcher, State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Russian Federation, 630559, Koltsovo, Novosibirsk Region

E. D. Danilenko

State Research Center of Virology and Biotechnology “Vector”

Email: kulenok84@mail.ru

PhD (Biology), Director of the Institute of Medical Biotechnology

Russian Federation, 630559, Koltsovo, Novosibirsk Region

References

  1. Дьякон А.В., Хрыкина И.С., Хегай А.А., Дьяченко И.А., Мурашев А.Н., Ивашев М.Н. Метод забора крови у животных // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2013. Т. 11, № 2. С. 84–85. [Dyakon A.V., Hrykina I.S., Hegai A.A., Dyachenko A., Murashev A.N., Ivashev M.N. Method for blood sampling in animals. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamentalnykh issledovaniy = International Journal of Applied and Fundamental Research, 2013, vol. 11, no. 2, pp. 84–85. (In Russ.)]
  2. Измеров Н.Ф., Саноцкий И.В., Сидоров К.К. Параметры токсикометрии промышленных ядов при однократном воздействии (Справочник). М.: Медицина, 1977. 240 c. [Izmerov N.F., Sanotsky I.V., Sidorov K.K. Parameters of Toxicometry of Industrial Poisons with a Single Exposure (Reference Book). Moscow: Meditsina, 1977. 240 p. (In Russ.)]
  3. Курашова С.С., Дзагурова Т.К. Ишмухаметов А.А., Егорова М.С., Баловнева М.В., Соцкова С.Е., Ткаченко Е.А. Адъюванты на основе углеводов для производства вакцин // БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение, 2018. Т. 18, № 2. С. 81–91. [Kurashova S.S., Dzagurova Т.К., Ishmukhametov А.А., Egorova М.S., Balovneva М.V., Sotskova S.E., Tkachenko Е.А. Carbohydrate-Based Adjuvants for Vaccine Production. BIOpreparaty. Profilaktika, diagnostika, lechenie = BIOpreparations. Prevention, Diagnosis, Treatment, 2018, vol. 18, no. 2, pp. 81–91. (In Russ.)]
  4. Методические указания по оценке токсичности и опасности дезинфицирующих средств МУ 1.2.110⁵02, утвержденные Главным государственным санитарным врачом РФ 10.02.2002. М., 2002. [Evaluation of the toxicity and hazards of disinfectants: guidelines 1.2.110⁵-02: approved by the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation on 10.02.2002]. Moscow, 2002. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200030376/titles
  5. Прозоровский В.Б., Прозоровская М.Н., Демченко В.М. Экспресс-метод определения средней эффективной дозы и ее ошибки // Фармакология и токсикология, 1978. Т. 41, № 4. С. 497–502. [Prozorovsky V.B., Prozorovskaya M.P., Demchenko V.M. A rapid method for the determination of the median effective dose and its errors. Farmakologiya i toksikologiya = Pharmacology and Toxicology, 1978, vol. 41, no. 4, pp. 497–502. (In Russ.)]
  6. Dmour I., Islam N. Recent advances on chitosan as an adjuvant for vaccine delivery. Int. J. Biol. Macromol., 2022, vol. 200, pp. 498–519.
  7. Fesel P.H., Zuccaro A. β-glucan: Crucial component of the fungal cell wall and elusive MAMP in plants. Fungal Genet. Biol., 2016, vol. 90, pp. 53–60.
  8. Jin Y., Li P., Wang F. β-glucans as potential immunoadjuvants: a review on the adjuvanticity, structureactivity relationship and receptor recognition properties. Vaccine, 2018, vol. 36, pp. 5235–5244.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure. Analysis of humoral immune response in mice after a double immunization with RBD in combination with beta-Glucans

Download (664KB)

Copyright (c) 2024 Volosnikova E.A., Shcherbakov D.N., Volkova N.V., Esina T.I., Zaikovskaya A.V., Shimina G.G., Danilenko E.D.

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».