Study of immunogenicity and safety of a candidate rotavirus vaccine based on a recombinant hybrid protein

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: Rotaviruses are the main cause of acute gastroenteritis in children in both developed and developing countries. Vaccination is the only way to prevent severe and fatal course of this disease. Live attenuated viruses-based vaccines currently available can have a number of side effects. A candidate rotavirus vaccine reported is based on a hybrid recombinant protein FliCVP6VP8, which includes a VP6 protein fragment, a rotavirus A VP8 protein fragment, and S. typhimurium FliC flagellin components.

AIM: The aim was to evaluate the immunogenicity and safety of а preparation “Rotavirus vaccine, recombinant” in preclinical studies.

MATERIALS AND METHODS: The immunogenicity of vaccine (blood antibody titers, antigen-specific proliferative response of spleen cells) was evaluated in BALB/c mice. The acute and subchronic toxicity, the possible irritating effect, pyrogenicity and the anaphylactic effect and delayed type hypersensitivity were evaluated in laboratory mice, rats, Guinea pigs, and rabbits.

RESULTS: Double immunization of mice with the candidate vaccine demonstrated a significant increase in antibody titers in mouse sera compared to that in control mice. Evaluation of antigen-specific proliferative response after double immunization with a candidate vaccine demonstrated a significant increase in the values of stimulated proliferation. Evaluation of safety through acute and chronic toxicity studies demonstrated no toxicity. The immunostimulatory effect of vaccine was demonstrated when evaluating the number of antibody-producing cells with sheep red blood cells as antigens. The number of white blood cells was demonstrated to increase after the prolonged vaccine administration.

CONCLUSIONS: The preclinical studies have demonstrated safety of the candidate rotavirus vaccine and its capability to produce the immune response.

About the authors

Elena A. Varyushina

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Author for correspondence.
Email: elenavaryush@gmail.com

Dr. Sci. (Biology), Leading Biotechnologist, Protein Biochemistry Laboratory

Russian Federation, Saint Petersburg

Georgy V. Alexandrov

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: g.v.aleksandrov@hpb.spb.ru

PhD, Deputy Head, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Mikhail S. Zakharov

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: m.s.zakharov@hpb.spb.ru

сonsultant, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Anna S. Kiryanova

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: a.s.kirianova@hpb.spb.ru

Quality Specialist, Quality Assurance Department

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga E. Huttunen

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: o.e.khuttunen@hpb.spb.ru

biologist, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Alina B. Rumyantseva

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: a.b.rumyantseva@hpb.spb.ru

Senior Biologist, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Ilya D. Mitrofanov

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: i.d.mitrofanov@hpb.spb.ru

biologist, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Irina V. Bendt

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: i.v.bendt@hpb.spb.ru

Senior Biotechnologist, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Anna E. Krylova

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: a.e.polyanskaya@hpb.spb.ru

biologist, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Anastasia B. Chistyakova

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: a.b.chistyakova@hpb.spb.ru

biologist, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Natalya A. Artemova

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: n.a.artemova@hpb.spb.ru

Senior Biologist, Department of Preclinical Research

Russian Federation, Saint Petersburg

Irina M. Shatillo

North-West State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: elenavaryush@gmail.com

MD, PhD, Associate Professor of the Department of Pediatrics with a course in Neonatology

Russian Federation, Saint Petersburg

Elena G. Bogomolova

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: bogomolovaele@inbox.ru

Deputy Head of the Laboratory for Vaccine Genetic Engineering

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga A. Dobrovolskaya

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: bogomolovaele@inbox.ru

Junior Researcher, Laboratory for Genetic Engineering of Vaccines

Russian Federation, Saint Petersburg

Sergey A. Ischuk

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: bogomolovaele@inbox.ru

Junior Researcher, Laboratory for Genetic Engineering of Vaccines

Russian Federation, Saint Petersburg

Ilya V. Dukhovlinov

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: bogomolovaele@inbox.ru

PhD, Head of the Laboratory for Genetic Engineering of Vaccines

Russian Federation, Saint Petersburg

Andrey S. Simbirtsev

State Research Institute of Highly Pure Biopreparations

Email: a.s.simbirtsev@hpb.spb.ru

Dr. Sci. (Med.), Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Chief Researcher of the Protein Biochemistry Laboratory

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Dukhovlinov IV, Bogomolova EG, Fedorova EA, Simbirtsev AS. Development of hybrid recombinant proteins based on VP6 proteins and VP8 rotavirus human group A. Infection and Immunity. 2014;4(3):229–234. (In Russ.). doi: 10.15789/2220-7619-2014-3-229-234
  2. Dukhovlinov IV, Bogomolova EG, Fedorova EA, Simbirtsev AS. Study of the protective activity of the candidate vaccine against rotavirus infection based on the recombinant protein FliCVP6VP8. Medical immunology. 2016;18(5):417–424. (In Russ.). doi: 10.15789/1563-0625-2016-5-417-424
  3. Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskih issledovanij lekarstvennyh sredstv. Ed. by A.N. Mironov. Part one. Moscow; 2013. (In Russ.)
  4. Gosudarstvennaya farmakopeya Rossijskoj Federacii XIII izdaniye: v 3 t. Moscow; 2015. (In Russ.)
  5. GOST 58173-2018. Sredstva lekarstvennye dlya medicinskogo primeneniya. Immunotoxicity investigations intended for humans pharmaceuticals. Moscow: Standartinform; 2018. (In Russ.)
  6. Dukhovlinov IV, Bogomolova EG, Fedorova EA, Simbirtsev AS. Study of the immunogenicity of hybrid recombinant proteins based on VP6 and VP8 proteins of rotavirus human group A. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2015;14(2(81)):96–101. (In Russ.). doi: 10.31631/2073-3046-2015-14-2-96-101
  7. GOST R 56699–2015. Medicines for medical applications. Preclinical safety evaluation of biotechnology-derived pharmaceuticals. General recommendations. Moscow: Standartinform; 2016. (In Russ.)
  8. Bhandari N, Rongsen-Chandola T, Bavdekar A, et al. Efficacy of a monovalent human-bovine (116E) rotavirus vaccine in Indian infants: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet. 2014;383(9935):2136–2143. doi: 10.1016/S0140-6736(13)62630-6
  9. Jerne NK, Nordin AA. Plaque formation in agar by single antibody-producing cells. Science. 1963;140(3365):405. doi: 10.1126/science.140.3565.405
  10. Elliott EJ. Acute gastroenteritis in children. BMJ. 2007;334(7583):35–40. doi: 10.1136/bmj.39036.406169.80
  11. Hajam IA, Dar PA, Shahnawaz I, et al. Bacterial flagellin – a potent immunomodulatory agent. Exp Mol Med. 2017;49(9):e373. doi: 10.1038/emm.2017.172
  12. Hayashi F, Means TK, Luster AD. Toll-like receptors stimulate human neutrophil function. Blood. 2003;102(7):2660–2669. doi: 10.1182/blood-2003-04-1078
  13. Munos MK, Walker CLF, Black RE. The effect of rotavirus vaccine on diarrhea mortality. Int J Epidemiol. 2010;39(Suppl 1):i56–i62. doi: 10.1093/ije/dyq022
  14. Parashar UD, Alexander JP, Glass RI. Prevention of rotavirus gastroenteritis among infants and children. MMWR Recomm Rep. 2006;55(RR–12):1–13.
  15. Revelas A. Acute gastroenteritis among children in the developing world. South Afr J Epidemiol Infect. 2012;27(4):156–162. doi: 10.1080/10158782.2012.11441503
  16. Tsybalova LM, Stepanova LA, Potapchuk MV, et al. Development of a candidate influenza vaccine based on virus-like particles displaying influenza M2E peptide into the immunodominant region of hepatitis B cort antigen: broad protective efficacy of particles carrying four copies of M2E. Vaccine. 2015;33(29):3398–3406. doi: 10.1016/j.vaccine.2015.04.073
  17. Weigle WO, Cochrane CG, Dixon FJ. Anaphylactogenic properties of soluble antigen-antibody complexes in the guinea pig and rabbit. J Immunol. 1960;85:469–477.
  18. Wyant TL, Tanner MK, Sztein MB. Salmonella typhi flagella are potent inducers of proinflammatory cytokine secretion by human monocytes. Infect Immun. 1999;67(7):3619–3624. doi: 10.1128/IAI.67.7.3619-3624.1999
  19. Lappalainen S, Pastor AR, Tamminen K, et al. Immune responses elicited against rotavirus middle layer protein VP6 inhibit viral replication in vitro and in vivo. Hum Vaccin Immunother. 2014;10(7):2039–2047. doi: 10.4161/hv.28858

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Diagram of the dependence of optical density at a wavelength of 450 nm on the degree of dilution of the serum of immunized animals in an experiment to determine the immunogenicity of a candidate vaccine by ELISA; # the differences between the groups “single immunization” and “control” are significant, p < 0.05; * the differences between the groups “double immunization” and “control” are significant, p ≤ 0,05; number of mice in groups n = 10; M ± m; results between groups were compared using the Mann-Whitney U test. OD — optical density

Download (103KB)
3. Fig. 2. Diagram of the level of incorporation of 3H thymidine in an experiment to assess antigen-specific proliferation of splenocytes; * differences with the control group are significant, р < 0,01; number of mice in groups: control n = 5, immunization with vaccine n = 10; M ± s; results between groups were compared using the Mann-Whitney U test. Imp/min — impulses per minute

Download (100KB)

Copyright (c) 2021 Varyushina E.A., Alexandrov G.V., Zakharov M.S., Kiryanova A.S., Huttunen O.E., Rumyantseva A.B., Mitrofanov I.D., Bendt I.V., Krylova A.E., Chistyakova A.B., Artemova N.A., Shatillo I.M., Bogomolova E.G., Dobrovolskaya O.A., Ischuk S.A., Dukhovlinov I.V., Simbirtsev A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».