Surface expression of SARS-CoV-2 epitopes in Enterococcus faecium L3 for live oral vaccine against new coronavirus infection

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Probiotic microorganisms are currently considered as a promising platform for the development of recombinant vaccines expressing viral or bacterial antigens. Probiotic-based mucosal vaccines are easy to produce in large quantities, they have a low cost, provide a fairly long T-cell memory.

AIM: The aim was to study expression of mRNA fragment of S1 SARS-CoV-2 gene in Enterococcus faecium L3 culture and to confirm the insertion of S1 SARS-CoV-2 protein fragment into the pili of this bacterial strain by immunoelectron microscopy of original (E. faecium L3) and genetically modified strain (L3-SARS) with human sera obtained from patients with SARS-CoV-2.

MATERIALS AND METHODS: mRNA expression was studied by real-time PCR with reverse transcription using primers specific to S1 protein. Immunoelectron microscopy was aimed to study the structure of E. faecium L3 pili with the expression of viral protein SARS-CoV-2. Bacteria were washed three times in PBS by centrifugation at 3500 rpm for 20 min and suspended in 0.1 M NaCl. A 10-fold bacterial concentrate was used. The source of the primary antibodies was a set of polyclonal human sera containing IgG. Labeling was performed using goat IgG conjugated with 18 nm gold particles.

RESULTS: A sharp increase in mRNA amplification of inserted genetic sequence of S1 SARS-CoV-2 gene fragment relatively to the control was demonstrated. These results confirmed that DNA of S1 gene in E. faecium L3 genome is transcribed together with the target pili gene in E. faecium genome. Specific antigens of SARS-CoV-2 on the surface of L3-SARS were determined using electron microscopy, which demonstrated the correct assembly of chimeric molecules of pili on the surface of bacteria.

CONCLUSIONS: Evaluation in expression of SARS-CoV-2 S1 protein after introduction of the corresponding genetic elements into genome of probiotic strain E. faecium L3 allows us to conclude that selected DNA fragments of SARS-CoV-2 were able to direct the synthesis of immunogenic protein S1 that was expressed by the strain E. faecium L3-SARS.

About the authors

Olga S. Kopteva

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State University

Author for correspondence.
Email: olga.s.kopteva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2645-3433
SPIN-code: 7630-3067
Scopus Author ID: 57354051000

Research Associate of the World-class Research Center “Center for Personalized Medicine”; Postgraduate Student

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Yulia A. Desheva

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State University

Email: desheva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9794-3520
SPIN-code: 4881-3786
Scopus Author ID: 9939567500
ResearcherId: I-1493-2013

MD, Dr. Sci. (Med.), Leading Research Associate of the World-class Research Center “Center for Personalized Medicine” and Leading Research Associate of the Virology Department; Professor of the Department of Fundamental Problems of Medicine and Medical Technologies of the Faculty of Dentistry and Medical Technologies

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Alexandra N. Ivanova

Saint Petersburg State University

Email: alexandra.ivanova@spbu.ru
SPIN-code: 4486-1658

Cand. Sci. (Biol.), Specialist in Sample preparation for Transmission Electron Microscopy of the Resource Center “Development of Molecular and Cellular Technologies”

Russian Federation, Saint Petersburg

Maxim G. Vorobyov

Saint Petersburg State University

Email: vorobiev.maxim@spbu.ru

Specialist in Transmission and scanning electron microscopy of the Resource Center “Development of Molecular and Cellular Technologies”

Russian Federation, Saint Petersburg

Galina F. Leontieva

Institute of Experimental Medicine

Email: galeonte@yandex.ru
SPIN-code: 5204-9252

Cand. Sci. (Biol.), Senior Research Associate of the World-class Research Center “Center for Personalized Medicine” and Senior Research Associate of the Molecular Microbiology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Tatiana V. Gupalova

Institute of Experimental Medicine

Email: tvgupalova@rambler.ru
SPIN-code: 1242-3540

Dr. Sci. (Biol.), Leading Research Associate of the World-class Research Center “Center for Personalized Medicine” and Leading Research Associate of the Molecular Microbiology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Elena A. Bormotova

Institute of Experimental Medicine

Email: bormotovae@rambler.ru
SPIN-code: 7962-0043

Cand. Sci. (Biol.), Research Associate of the World-class Research Center “Center for Personalized Medicine” and Research Associate of the Molecular Microbiology Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexander N. Suvorov

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State University

Email: suvorov.an@iemspb.ru
SPIN-code: 8062-5281

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Head of the Microbial Therapy Department of the World-class Research Center “Center for Personalized Medicine” and the Head of the Molecular Microbiology Department; Head of the Department of Fundamental Problems of Medicine and Medical Technologies of the Faculty of Dentistry and Medical Technologies

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

References

  1. Mohseni AH, Taghinezhad-SS, Keyvani H. The first clinical use of a recombinant lactococcus lactis expressing human papillomavirus type 16 E7 oncogene oral vaccine: a phase i safety and immunogenicity trial in healthy women volunteers. Mol Cancer Ther. 2020;19(2):717–727. doi: 10.1158/1535-7163.MCT-19-0375
  2. Suvorov A, Gupalova T, Desheva Y, et al. Construction of the enterococcal strain expressing immunogenic fragment of SARS-CoV-2 virus. Front Pharmacol. 2022;12:807256. doi: 10.3389/fphar.2021.807256
  3. Gupalova T, Leontieva G, Kramskaya T, et al. Development of experimental pneumococcal vaccine for mucosal immunization. PloS one. 2019;14(6):e0218679. doi: 10.1371/journal.pone.0218679
  4. Khare B, Narayana SVL. Pilus biogenesis of gram-positivebacteria: roles of sortases and implications for assembly. Protein Sci. 2017;26(8):1458–1473. doi: 10.1002/pro.3191
  5. Montealegre MC, Singh KV, Somarajan SR, et al. Role of the Emp pilus subunits of Enterococcus faecium in biofilm formation, adherence to host extracellular matrix components, and experimental infection. Infect Immun. 2016;84(5):1491–1500. doi: 10.1128/IAI.01396-15

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Averaged levels of mRNA expression of sarsS gene fragment in E. faecium L3 culture relatively to pure L3. Error bars show the standard deviation

Download (82KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Immunoelectron microscopy of original (E. faecium L3) and genetically modified strain (L3-SARS) after treatment using polyclonal serum from patients with COVID-19 with subsequent treatment by goat IgG conjugated with 18 nm gold particles: a — strain L3-SARS; b — E. faecium L3 [2]

Download (203KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Eco-Vector



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».