WO2023128813A1 - Antigens for inducing immunity against the sars-cov-2 virus and gene constructs for the expression thereof - Google Patents

Antigens for inducing immunity against the sars-cov-2 virus and gene constructs for the expression thereof Download PDF

Info

Publication number
WO2023128813A1
WO2023128813A1 PCT/RU2022/000408 RU2022000408W WO2023128813A1 WO 2023128813 A1 WO2023128813 A1 WO 2023128813A1 RU 2022000408 W RU2022000408 W RU 2022000408W WO 2023128813 A1 WO2023128813 A1 WO 2023128813A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
seq
protein
cov
sars
rbd
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/000408
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Артур Александрович ИСАЕВ
Александр Викторович КУДРЯВЦЕВ
Мария Евгеньевна ФРОЛОВА
Анна Владимировна ВАХРУШЕВА
Александр Викторович ИВАНОВ
Милана ДЖОНОВИЧ
Тарас Владимирович ИВАНИШИН
Игорь Викторович Красильников
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Бетувакс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2021139955A external-priority patent/RU2802825C2/en
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Бетувакс" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Бетувакс"
Publication of WO2023128813A1 publication Critical patent/WO2023128813A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00Medicinal preparations containing antigens or antibodies
    • A61K39/12Viral antigens
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/12Antivirals
    • A61P31/14Antivirals for RNA viruses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/005Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from viruses
    • C07K14/08RNA viruses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/705Receptors; Cell surface antigens; Cell surface determinants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/62DNA sequences coding for fusion proteins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N7/00Viruses; Bacteriophages; Compositions thereof; Preparation or purification thereof

Definitions

  • the invention relates to biotechnology, immunology, virology and concerns the creation of a gene construct that includes variants of expression cassettes encoding recombinant proteins based on the S-protein region of SARS-CoV-2, including RBD and SD1 , fused with an IgG Fc fragment, which, in combination with betulin can be used as an active substance that causes the production of antibodies against the SARS-CoV-2 virus.
  • Vaccination is considered in modern conditions as one of the most effective means of combating infection.
  • many countries and pharmaceutical companies are involved in the development of vaccines and drugs against SARS-CoV-2, a new RNA-containing virus belonging to the Coronaviridae family to the Beta-CoV lineage.
  • the time-tested technology for obtaining vaccines based on the subunit of the virus has certain advantages, such as safety and the possibility of repeated administration.
  • individual viral subunits have low immunogenicity, which necessitates the use of adjuvants.
  • Vaccines based on whole inactivated viruses are generally widely used in immunization, but they have serious drawbacks - from technological, associated with the difficulty of obtaining large quantities of the drug in a short time, to problems associated with efficiency - undesirable side effects and problems with the targeting of produced antibodies to the desired epitope of viral envelope proteins.
  • Nucleic acid-based vaccines are based on the principle of introducing genetic information into cells, from which pathogen proteins are produced that cause an immune response. At the moment, by the way, none of the DNA or RNA vaccines have been approved for the prevention of human infectious diseases. Of the shortcomings, low immunogenicity should be noted. In case of use for delivery viral vectors, there is a danger of foreign DNA integrating into the cell genome, the possible development of autoimmune reactions against cells expressing the antigenic protein, or a reaction to foreign DNA. In addition, there are difficulties with the delivery of such drugs. It should be noted that RNA and DNA vaccines, as well as vaccines based on adenoviral vectors, cause some caution in their use, since the long-term consequences of their use are unknown. In addition, adenoviral vaccines can elicit an immune response against the adenovirus itself and cannot be reused without modification.
  • Subunit vaccines are represented primarily by recombinant preparations based on purified proteins.
  • An important part is the search for new suitable adjuvants.
  • Their use makes it possible to reduce the dose of the antigen, reduce the cost of the final preparation, increase the immunogenicity of "weak" or small antigens, which are extremely difficult to develop immunity and obtain a vaccine against this class of antigens.
  • This makes it possible to prevent the competition of antigens in combined vaccines, increase the rate of development and duration of the immune response in vaccinated people, induce the protective properties of the mucous membranes, and also increase the strength of the immune response.
  • the RBD (receptor-binding domain) of the S-protein, as well as its individual epitopes, is responsible for the function of coronavirus penetration into host cells.
  • RBD forms a binding site for the ACE2 receptor; therefore, antibodies capable of binding to the RBD domain can block contact with the receptor and, as a result, prevent the virus from entering cells, which has been established in the case of SARS-CoV-2.
  • the RBD sequence was chosen as the sequence for creating the antigen. It is worth noting that the choice of the whole S-protein could lead to the production of not only neutralizing antibodies, but also masking ones, increasing the development of an antibody-dependent increase in infection.
  • the S1 domain consists of the NTD subdomain (N-terminal domain), RBD (residues 319-527), and the SD1 and SD2 subdomains, which are closest to the S2 domain.
  • an adjuvant will reduce the amount of protein per dose, reduce the cost of the vaccine, and increase the immune response to the antigen.
  • mineral hydrooxide 80 or aluminum phosphate
  • vegetable sesame
  • microbial killed bacteria, lipopolysaccharide and its derivatives, CpG DNA motifs
  • ISKOM 85 ImmunoStimulating COMplex
  • a significant drawback of the known vaccines against SARS-CoV-2 is the complexity of their production, insufficient immunogenic activity, undesirable side effects, and problems with the targeting of produced antibodies to the necessary epitope of the viral envelope protein.
  • the technical task of the present software of the invention is to create an antigenic composition that allows to cause the induction of a specific humoral and cellular immune response to the required epitope of the SARS-CoV-2 viral envelope protein.
  • the technical result of the disclosed invention is the creation of an antigenic composition with betulin as an adjuvant and a recombinant protein as an active component.
  • the technical result is achieved by creating a genetic construct that includes an expression cassette organized in the format of a modular construct that allows for the replacement of regions encoding the signal peptide, the target recombinant SARS-CoV-2 RBD-SD1 antigen protein, fused with the immunoglobulin Fc fragment through a linker.
  • an antigen for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus which is a recombinant protein that includes a segment of the S-protein of the SARS-CoV-2 virus, consisting of amino acid residues 302-638 domains RBD and SD1, fused with the Fc fragment of IgG through a polyglycine-serine linker.
  • the polyglycine-serine linker has the sequence shown in SEQ ID NO: 19.
  • the antigen has the sequence represented by SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 8.
  • Another variant of the invention is also an antigenic composition for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus, containing the specified antigen, a buffer solution and an adjuvant, where a corpuscular adjuvant based on triterpenoids from betulin birch bark is used as an adjuvant.
  • the solution of the problem is also carried out by using the above antigenic composition to induce an immune response against the SARS-CoV-2 virus.
  • the antigenic composition is administered intramuscularly.
  • the induction of immunity refers to the induction of antibody and cellular immunity.
  • the solution of the task and the achievement of the technical result of the invention is also carried out by developing a gene construct for the expression of a recombinant protein, including a section of the S-protein of the SARS-CoV-2 virus, consisting of amino acid residues 302-638 of the RBD and SD1 domains, fused to the Fc fragment of IgG through polyglycine -serine linker, including an expression cassette consisting of sections encoding:
  • SARS-CoV-2 S-protein signal peptide or anti-TNF immunoglobulin antibody F10 signal peptide, - a section from 302 to 638 amino acid residues of the S-protein RBD-SD1 of the SARS-CoV-2 virus,
  • the coding sequence for the SARS-CoV-2 S protein signal peptide is represented by SEQ ID NO: 4.
  • the coding sequence for the signal peptide of the anti-TNF immunoglobulin antibody F10 is represented by SEQ ID NO: 10.
  • the coding sequence for the SARS-CoV-2 S protein region has the sequence shown in SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 9.
  • the polyglycine-serine linker has the sequence shown in SEQ ID NO: 19.
  • the coding sequence for the Fc fragment of IgG is represented by SEQ ID NO: 6.
  • the gene construct contains an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 27.
  • the gene construct contains an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 29.
  • the gene construct contains an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 28.
  • the gene construct contains an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 30.
  • the solution of the task and the achievement of the technical result of the invention is also carried out by developing a method for obtaining a recombinant protein - antigen for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus, including:
  • Fig. 1 Characterized spherical particles consisting of betulin, a) betulin formula, b) electron photographs of betulin spherical particles, c) the size of betulin corpuscular particles is about 120-160 nm.
  • Fig. Fig. 3 Recombinant proteins deposited on betulin spherical RBD-SDI-Fc nanoparticles, a) schematic representation of the betulin/RBD-SDI-Fc complex, b) typical image of the SARS-CoV-2 virion, c) chromatographic peak of RBD-SDI-Fc before application on betulin particles, d) chromatograms of the supernatant after applying the protein to the particles, confirming the absorption of the antigen from the solution.
  • Fig. 4 Scheme of SARS-CoV-2 S-protein and recombinant protein based on RBD-SDI-Fc. a) scheme of the S-protein on the surface of SARS-CoV-2, b) scheme of the structure of the recombinant RBD-SDI-Fc antigen, c) scheme of the S-protein of SARS-CoV-2, with the specified RBD-SD1 part taken as the basis for recombinant proteins .
  • Fig. 5 Expression cassettes of four gene constructs encoding recombinant proteins based on the S-protein region of SARS-CoV-2, including RBD and SD1 , fused to the Fc fragment of IgG.
  • Fig. 6 Linearized pcDNA3.4 vector for TOPO® TA cloning of PCR products and for high level expression.
  • Fig. 7 Scheme for obtaining a gene construct for the expression of recombinant RBD-SDI-Fc proteins.
  • Fig. 8 Map of the 83/1 gene construct containing the S-protein signal peptide, the RBD region (Wuhan), and the Fc fragment.
  • Fig. 9 Map of 86/12 gene construct containing F10 antibody signal peptide, RBD-SD1 region (Wuhan), and IgG Fc fragment.
  • Fig. 10 Map of the 78/9 gene construct containing the S protein signal peptide, RBD-SD1 region (Beta), and IgG Fc fragment.
  • Fig. 11 Map of the 85/1 gene construct containing the F10 antibody signal peptide, RBD-SD1 region (Beta), and IgG Fc fragment.
  • Fig. 12 General scheme of the expression cassette, including the sequence of the signal peptide, the RBD-SD1 region of SARS-CoV-2, the linker sequence, and the Fc fragment of IgG, organized in a modular design format that allows modification or replacement of regions according to restriction sites.
  • Fig. Fig. 13 Electropherogram of separation of samples of recombinant RBD-SDI-Fc proteins from Wuhan and Beta strains in 10% PAAG under reducing (+BME) and non-reducing conditions (-BME).
  • M - molecular weight marker (15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 85, 100, 120, 150, 200 kDa).
  • Fig. 14 Design of an experiment for two-time immunization of BALB/C mice with a period of 2 weeks.
  • Fig. Fig. 15. The level of specific antibodies to the mutant RBD-Fc protein in the sera of immunized BALB/c mice after double immunization with vaccine preparations at a dose of 5 ⁇ g and 20 ⁇ g. Separate symbols show the individual titer value for each animal, the horizontal line shows the geometric mean titer for the group.
  • Fig. 16 The level of virus-neutralizing antibodies to SARS-CoV-2 coronavirus in the sera of vaccinated BALB/c mice.
  • Fig. Fig. 17. Results of studying the cellular immune response - specific responses of CD4+ and CD8+ Tern after immunization, (a) the relative presence of virus-specific CD4+ and CD8+ Tern among CD4+/CD8+ CD44+ CD62L- splenocytes, (b) the relative frequency of virus-specific cytokines producing CD4+ and CD8+ Tet.*p ⁇ 0.05.
  • SEQ ID NO: 4 Signal peptide, S-protein (NA),
  • SEQ ID NO 34 F10-RBD(Beta)-Fc.
  • a gene construct was created based on the pcDNA3.4 vector (SEQ ID NO: 2) containing the following regions: CMV promoter/enhancer, Start-End (cloning site for cloning PCR products), WPRE (groundhog post-transcriptional regulatory element), NeoR/KanR (neomycin/kanamycin resistance gene), HSV TK poly(A) signal (herpes simplex virus thymidine kinase (TK) polyadenylation signal), f1 ori (origin of replication), SV40 promoter and SV40 ori, SV40 poly(A) signal (SV40 early polyadenylation signal), AmpR, AmpR promoter (ampicillin resistance gene (Na) ( ⁇ -lactamase) and its promoter), restriction sites are indicated by their respective names. Expression cassettes are cloned in the Start-End position.
  • the S-RBD-SD1 (Wuhan)-Fc gene construct included an expression cassette encoding a recombinant protein (SEQ ID NO: 3) based on the S protein region of the Wuhan-Hu-1 SARS-CoV-2 strain (hereinafter: Wuhan), including RBD and SD1 fused with the Fc fragment of IgG (Fig. 46).
  • the S protein region (amino acids 302-638) including RBD and SD1 is shown in FIG. 4c as "RBD-SD1 antigen".
  • the expression cassette included three constructive sequences:
  • the gene construct S-RBD-SD1 (Beta)-Fc (SEQ ID NO: 7) was created, expressing the recombinant protein (SEQ ID NO: 8) based on the same region of the S-protein of the Beta strain (amino acids 302-638) , including RBD and SD1, fused with the Fc fragment of IgG.
  • the gene construct included three constructive sequences:
  • Signal peptides are sequences that play a central role in the targeting and translocation of nearly all secreted proteins and many integral membrane proteins in both prokaryotes and eukaryotes.
  • the secretion of the recombinant protein directly depends on the choice of the signal peptide.
  • the SARS-CoV-2 S protein signal peptide sequence is used in this invention due to the presence of the SARS-CoV-2 S protein region in the recombinant protein.
  • genetic constructs F10-RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 11) and F10-RBD-SD1-Fc (SEQ ID NO: 12) expressing recombinant proteins based on the S-protein region of Wuhan strains were created.
  • Fc fragment - a crystallizing fragment of an immunoglobulin, a part of an immunoglobulin molecule that interacts with Fc receptors on the cell surface and with some proteins of the complement system.
  • the Fc fragment dimerizes with each other via disulfide bonds, forming a dimer of identical halves, forming a Y-shaped structure.
  • Association with the Fc fragment of antigenic fragments thus mimics the antigen-antibody complex, which increases the immune response, correcting it towards a specific immune response and preventing IgE-related allergenicity.
  • the connection with the Fc fragment allows for affinity purification by chromatography through the sorbent Sepharose with protein A as a ligand, which ensures high purity of the final product after purification.
  • the developed method for obtaining recombinant RBD-SDI-Fc proteins includes the following steps:
  • sequences were synthesized by PCR the signal peptide of the S-protein and the Fc fragment of IgG.
  • the signal peptide sequence of the S protein was synthesized using primers LSpF1-LSpR1 (SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14) and LSpF2-LSpR2 (SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16).
  • the sequence of the Fc fragment was synthesized using primers FclinkerF (SEQ NO ID: 17) and pcDNA3.4-R (SEQ NO ID: 18) based on a plasmid containing the Hc gene of the monoclonal antibody trastuzumab as a template.
  • the primers were annealed at 58°C, the number of amplification cycles was set equal to 15.
  • the fragments were separated by DNA electrophoresis in 1% agarose gel, fragments of 78 and 850 bp were isolated, and cloned separately into the T-vector pAL2-T.
  • two pAL2-T gene constructs were obtained, including the sequences of the S-protein signal protein and the polyglycine-serine linker (SEQ ID NO: 19) fused to the IgG Fc fragment, respectively.
  • SEQ ID NO: 19 polyglycine-serine linker
  • Selected pAL2-T gene constructs (SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21) carrying the S protein signal peptide sequence and the polyglycine serine linker sequence fused to the IgG Fc fragment, respectively, were treated with restriction endonucleases Nhel, Xhol, HinDIII, were isolated fragments, and in the course of three-component ligation cloned into pcDNA3.4 (Fig. 6) at the recognition sites of restriction endonucleases Nhel, Xhol.
  • the gene construct containing the nucleotide sequence of the S-protein region of the Wuhan strain (Wuhan-1, GenBanklD: NC_045512 302:638) was treated with restriction endonucleases BamHI and HinDIII, the reaction products were separated in a 1% agarose gel during electrophoresis, and a 1080 bp fragment was isolated. O. The isolated fragments were cloned at the BamHI and HinDIII sites into a preliminarily prepared pcDNA3.4 gene construct carrying the nucleotide sequences encoding the signal peptide of the S protein and the Fc fragment of IgG.
  • a pcDNA3.4 S-RBD-SD1 (Wuhan)-Fc gene construct (SEQ ID NO: 1) was obtained, containing an expression cassette encoding an S protein signal peptide, a Wuhan strain S protein region, and an IgG Fc fragment, which can then be used to produce RBD-SD1 (Wuhan)-Fc recombinant (SEQ ID NO: 3).
  • RBD-SDI-Fc recombinant protein containing the S-protein region of the Beta strain (SEQ ID NO: 8) an expression cassette was obtained, where the region encoding the S-protein, including RBD and SD1, was replaced with a region with mutations (K417N, E484K, N501 Y, D614G).
  • the gene construct containing the nucleotide sequence of the S-protein region of the Beta strain (SEQ ID NO: 9) was treated with restriction endonucleases BamHI and HinDIII, the reaction products were separated in a 1% agarose gel during electrophoresis, and a 1080 bp fragment was isolated.
  • the isolated fragments were cloned BamHI and HinDIII sites into a pre-prepared pcDNA3.4 gene construct carrying nucleotide sequences encoding the S-protein signal peptide and an IgG Fc fragment.
  • a pcDNA3.4 S-RBD-SD1 (Beta)-Fc gene construct (SEQ ID NO: 7) was obtained, comprising an S protein signal peptide, a Beta strain S protein region, and an IgG Fc fragment, which can then be used for the production of RBD-SD1(Beta)-Fc recombinant protein (SEQ ID NO: 8).
  • expression cassettes encoding recombinant proteins RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 3) and RBD-SD1(Beta)-Fc (SEQ ID NO: 8), where the sequence of the signal peptide of the S-protein was replaced with the sequence of the signal peptide F10 of anti-TNF immunoglobulin (SEQ ID NO: 10).
  • the F10 signal peptide sequence was synthesized using primers LidF10HF1-LidF10HR1 (SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23) and LidF10HF2-LSpR2 (SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25).
  • the primers were annealed at 58° ⁇ , the number of amplification cycles was set equal to 15.
  • the fragments were separated by DNA electrophoresis in 1% agarose gel, 84 bp fragments were isolated, and cloned into the T-vector pAL2-T.
  • the selected pAL2-T gene construct (SEQ ID NO: 26) carrying the F10 antibody signal peptide sequence and the previously obtained pAL2-T construct carrying the IgG Fc fragment sequence (SEQ ID NO: 21) were treated with restriction endonucleases Nhel, Xhol, HinDIII, the fragments were isolated and cloned into pcDNA3.4 in the course of three-component ligation at the sites of recognition of restriction endonucleases Nhel, Xhol.
  • the pcDNA3.4 gene constructs including the nucleotide sequences of the S protein region of the Wuhan and Beta strains, were treated with BamHI and Nhel restriction endonucleases, the reaction products were separated in a 1% agarose gel during electrophoresis, and 1080 bp fragments were isolated. The isolated fragments were cloned at the BamHI and HinDIII sites into pre-prepared pcDNA3.4 gene constructs carrying sequences encoding the F10 signal peptide and the IgG Fc fragment.
  • the resulting gene constructs (83/1, 86/12, 78/9, 85/1) were then generated in preparative amounts and purified using the commercial Plasmid Midiprep 2.0 kit (Evrogen, cat. no. BC124).
  • Recombinant RBD-SDI-Fc proteins were obtained based on the CHO-S cell line and the gene constructs developed above. This is a commercial cell line based on Chinese Hamster Ovary CHO cells, adapted for cultivation in dense suspension in a special culture medium for increased protein expression.
  • CHO-S cells were cultured in a shaker incubator at 5% CO2, 80% humidity, and a shaking speed of 120 rpm in HyClone HyCell TransFx-C transfection media (GE Healthcare, USA) supplemented with 8 mM glutamine (PanEco , Russia), until a density of 2 * 106 cells / ml is reached in 1 liter of suspension.
  • the resulting suspension was transfected with plasmid vectors 83/1 , 86/12, 78/9, and 85/1 using 1 mg/ml Polyethylenimine reagent (Polyscience, USA) according to the manufacturer's instructions. Biosynthesis of recombinant RBD-SDI-Fc proteins was performed in CHO cells in transient expression mode. The transfected cells were then selected for 2 weeks on the antibiotic hygromycin B. This antibiotic was chosen because the plasmid vectors contain the antibiotic resistance gene Hygromycin B. The production of this protein ranged from 5 mg/l to 10 mg/l.
  • the isolation of protein preparations was carried out on an Acta Pure chromatograph (GE Healthcare, USA) at a liquid flow rate of 2–4 ml/min and a pressure of no more than 0.5 MPa. After loading, the column was washed with 10 column volumes of Tris-HCI buffer. The recombinant RBD-SD1-Fc protein was eluted with citrate buffer (20 mM citric acid-NaOH, 200 mM NaCI, pH 3.0), and protein detection was performed in real time by optical absorption at 280 nm. The fraction containing the desired product was neutralized by adding 1/10 of the volume fraction of neutralization buffer (1 M Tris-HCI pH 8.0).
  • the adjuvant was prepared using a solution of betulin in tetrahydrofuran (TGF) (OOO Berezovy Mir, Russia).
  • TGF tetrahydrofuran
  • sterilizing filtration was carried out through a nylon membrane (NRG Pall N66 +) with a pore diameter of 0.22 ⁇ m.
  • NGF tetrahydrofuran
  • a 1% solution of betulin was mixed with a 25-fold volume of a sterile 0.05 M Tris buffer solution (pH 7, 0-9.0). The suspension was treated with ultrasound (35–40 kHz) for 10 min.
  • the recombinant RBD-SD1-FC protein and a pre-prepared adjuvant in 0.05 M Tris-HCI buffer solution with the addition of 0.15 M NaCI (pH 7.5) were mixed so that the final antigen concentration was 40 ⁇ g/ml or 10 ⁇ g/ml, and adjuvant - 400 mcg/ml.
  • the components were thoroughly mixed and placed in a shaker in the refrigerator for 3 hours.
  • the vials with RBD-SD1-FC and adjuvant were then stored in a refrigerator at 2-8°C.
  • Figure 3 shows preparations based on recombinant RBD-SDI-Fc proteins for animal immunization and study design.
  • Physiological saline (0.9% NaCl) (Medpolimer, Russia) was used as a placebo preparation.
  • mice weighing 18-20 g were injected intraperitoneally with 0.5 ml syringes with a capacity of 1 ml, twice, on the 1st and 14th day, according to the design of the study (Fig. 14). Before each filling of the syringe, the drug was stirred 5-6 times. The control group of mice of the same batch was injected with a solution of 0.9% sodium chloride.
  • mice 28 days after the first immunization, mice were bled from the mandibular vein. The blood samples were kept at room temperature for 2 hours, centrifuged for 10 min at 5000 rpm, and the resulting whole serum was collected. Serum was stored at -20°C until use. Serum obtained from the blood of mice (individually from each animal) was monitored for the presence of antibodies by enzyme immunoassay (ELISA) and RMN.
  • ELISA enzyme immunoassay
  • IgG immunoglobulins
  • the plates were then washed twice with a solution of 0.1% TWEEN20 (Serva) in PBS using an ELx50 automatic washer (BioTek) at 500 ⁇ l/well. After washing, the plates were incubated with blocking buffer (PBS-T containing 5% dry milk, TF Ditol) for 2 hours at room temperature and washed again. After that, a series of two-fold dilutions of sera was added to the plate, starting from a dilution of 1:400 for the groups of animals that received vaccine preparations and from a dilution of 1:50 for the placebo group. The plates with mouse sera were incubated for 1 h at room temperature, then washed three times.
  • blocking buffer PBS-T containing 5% dry milk, TF Ditol
  • Horseradish peroxidase labeled Goat anti mouse IgG (H+L) HRP (Abeam) at a dilution of 1:7500, 100 ⁇ l/well, was used as secondary antibodies. After incubation with secondary antibodies, the plates were washed four times. A TMB solution (OOO Imtek, Russia) was used as a color substrate at a rate of 100 ⁇ l/well for 10 min at room temperature, then the reaction was stopped by adding 1 N H2SO4 (Vekton, Russia). Optical density (OD) at a wavelength of 450 nm was measured on a multiplate reader with LVF monochromators CLARIOstar (BMG LABTECH).
  • the level of specific antibodies to the mutant RBD-Fc IgG protein in the sera of immunized animals was determined using an indirect ELISA using an experimental test system. The results of determining the level of specific antibodies are shown in Fig. 15. Statistical analysis was performed using one-way analysis of variance (ANOVA) followed by pairwise comparison of groups using Tukey's test.
  • mice were diluted with sterile DPBS in a ratio of 1:4 and heated for 30 min at 56°C. Then dilutions of sera were prepared in MEM + 2% FBS medium in a volume of 50 ⁇ l, starting from 1:10 (in terms of whole serum). An equivalent volume of the SARS-CoV-2 virus (infecting dose of 25 TCID50) was added to the dilutions of the sera and incubated for 1 hour at 37°C. The dilutions were then transferred to Vero cells in 96-well plates. The plates were incubated for 4 days at 37°C, after which they were checked for the presence of CPE.
  • the neutralizing titer was considered the highest dilution of serum, at which there is no CPP. All studies with infectious coronavirus was carried out in the laboratory of immunology and prevention of viral infections of the Federal State Budgetary Scientific Institution "IEM” (Sanitary and epidemiological conclusion of Rospotrebnadzor for St. Moscow No. 77. PCh.01.000. M.000053.08.20 dated 08.05.2020 for work with PBA II-IV pathogenicity groups).
  • Spleen cells were seeded in 96-well flat bottom plates at a density of 2x106 cells and stimulated with SARS-CoV-2 S protein peptide pool (PepTivator® SARS-CoV-2 Prot S) for 6 hours in the presence of anti-CD28 (BioLegend) and Brefeldin A (BD Biosciences).
  • the cell phenotype was studied using flow cytometry and CD8-PE/Cy7, CD4-PerCP/Cy5.5, CD44-BV510, CD62L-APC/Cy7, IFNy-BV780, TNFa-BV421, IL2-PE (BioLegend). Dead cells were detected using Zombie Red (BioLegend). True Stain containing anti-CD16/CD32 (Bio-Legend) was used to block non-specific binding. Cells were stained with Cytofix/Cytoperm (BD Biosciences) according to instructions.
  • the relative ratio of CD8 + and CD4+ T-lymphocytes with the phenotype of effector memory cells was determined.
  • a significant increase in S-protein specific CD4+ and CD8+ tag cells was measured after two immunizations of 20 ⁇ g, while immunization with 5 ⁇ g of antigen resulted in a statistically significant increase in CD4+ Tern only (p ⁇ 0.05).

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

The invention relates to biotechnology, immunology and virology, and more particularly to an antigen composition that allows the induction of a specific humoral and cellular immune response to the requisite epitope of the SARS-CoV-2 viral coat protein. For this purpose, a gene construct is proposed which includes an expression cassette organized in the form of a modular construct that allows the substitution of regions coding for the signal peptide, the target SARS-CoV-2 recombinant protein-antigen RBD-SD1, fused with an Fc fragment of immunoglobulin by a linker. Also proposed is a method for obtaining recombinant proteins based on a region of the SARS-CoV-2 S protein including RBD and SD1 and fused with an Fc fragment of IgG.

Description

АНТИГЕНЫ ДЛЯ ИНДУКЦИИ ИММУНИТЕТА ПРОТИВ ВИРУСА SARS-COV-2 И ГЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ИХ ЭКСПРЕССИИ ANTIGENS FOR INDUCING IMMUNE AGAINST SARS-COV-2 VIRUS AND GENE CONSTRUCTIONS FOR THEIR EXPRESSION
Область техники, к которой относится изобретение. The field of technology to which the invention belongs.
Изобретение относится к биотехнологии, иммунологии, вирусологии и касается создания генной конструкции, включающей варианты экспрессионных кассет, кодирующих рекомбинантные белки на основе участка S-белка SARS-CoV-2, включающего RBD и SD1 , слитого с Fc фрагментом IgG, которые в сочетании с бетулином могут быть использованы как активная субстанция, вызывающая выработку антител против вируса SARS-CoV-2. The invention relates to biotechnology, immunology, virology and concerns the creation of a gene construct that includes variants of expression cassettes encoding recombinant proteins based on the S-protein region of SARS-CoV-2, including RBD and SD1 , fused with an IgG Fc fragment, which, in combination with betulin can be used as an active substance that causes the production of antibodies against the SARS-CoV-2 virus.
Уровень техники. The level of technology.
Вакцинация рассматривается в современных условиях как одно из наиболее эффективных средств борьбы с инфекцией. Таким образом, многие страны и фармацевтические компании включились в разработку вакцин и лекарственных препаратов против SARS-CoV-2, нового РНК-соде ржа ще го вируса, относящегося к семейству Coronaviridae к линии Beta-CoV. Vaccination is considered in modern conditions as one of the most effective means of combating infection. Thus, many countries and pharmaceutical companies are involved in the development of vaccines and drugs against SARS-CoV-2, a new RNA-containing virus belonging to the Coronaviridae family to the Beta-CoV lineage.
При традиционной технологии создания вакцин на основе использования полноразмерного патогена резко возрастает сложность производства, обусловленная опасностью работы и необходимостью строгого контроля за полнотой инактивации возбудителя, что делает данный вариант менее экономически выгодным. В связи с этим, проверенная временем технология получения вакцин на основе субъединицы вируса имеет определённые преимущества, такие как безопасность и возможность повторного введения. Однако отдельные вирусные субъединицы имеют низкую иммуногенность, вследствие чего необходимо использование адъювантов. With the traditional technology for creating vaccines based on the use of a full-sized pathogen, the complexity of production increases sharply, due to the danger of work and the need for strict control over the completeness of inactivation of the pathogen, which makes this option less cost-effective. In this regard, the time-tested technology for obtaining vaccines based on the subunit of the virus has certain advantages, such as safety and the possibility of repeated administration. However, individual viral subunits have low immunogenicity, which necessitates the use of adjuvants.
Вакцины на основе целых инактивированных вирусов, в целом, широко используются в иммунизации, однако имеют серьёзные недостатки - от технологических, связанных с трудностью получения быстро больших количеств препарата в сжатые сроки, до проблем, связанных с эффективностью - нежелательные побочные эффекты и проблемы с таргетностью вырабатываемых антител на необходимый эпитоп белков вирусной оболочки. Vaccines based on whole inactivated viruses are generally widely used in immunization, but they have serious drawbacks - from technological, associated with the difficulty of obtaining large quantities of the drug in a short time, to problems associated with efficiency - undesirable side effects and problems with the targeting of produced antibodies to the desired epitope of viral envelope proteins.
Вакцины на основе нуклеиновых кислот основаны на принципе введения в клетки генетической информации, с которой продуцируются белки патогена, вызывающие иммунную реакцию. На данный момент, к слову, ни одна из ДНК или РНК вакцин не утверждена для профилактики инфекционных заболеваний человека. Из недостатков следует отметить низкую иммуногенность. В случае использования для доставки вирусных векторов существует опасность интеграции чужеродной ДНК в геном клетки, возможное развитие аутоиммунных реакций против клеток, экспрессирующих антигенный протеин, или реакция на чужеродную ДНК. Помимо этого, существуют трудности с доставкой таких препаратов. Стоит отметить, что РНК и ДНК вакцины, а также вакцины на основе аденовирусных векторов вызывают определённую осторожность в использовании, так как неизвестны долговременные последствия их применения. Помимо этого, аденовирусные вакцины могут вызвать иммунную реакцию на сам аденовирус, а также их невозможно будет использовать без внесения модификаций повторно. Nucleic acid-based vaccines are based on the principle of introducing genetic information into cells, from which pathogen proteins are produced that cause an immune response. At the moment, by the way, none of the DNA or RNA vaccines have been approved for the prevention of human infectious diseases. Of the shortcomings, low immunogenicity should be noted. In case of use for delivery viral vectors, there is a danger of foreign DNA integrating into the cell genome, the possible development of autoimmune reactions against cells expressing the antigenic protein, or a reaction to foreign DNA. In addition, there are difficulties with the delivery of such drugs. It should be noted that RNA and DNA vaccines, as well as vaccines based on adenoviral vectors, cause some caution in their use, since the long-term consequences of their use are unknown. In addition, adenoviral vaccines can elicit an immune response against the adenovirus itself and cannot be reused without modification.
Субъединичные вакцины представлены, прежде всего, рекомбинантными препаратами, на основе очищенных белков. При создании таких типов вакцин важной частью является поиск новых подходящих адъювантов. Их использование позволяет уменьшить дозу антигена, снизить стоимость конечного препарата, повысить иммуногенность «слабых» или малых антигенов, на которые чрезвычайно сложно выработать иммунитет и получить вакцину к данному классу антигенов. Это позволяет предотвратить конкуренцию антигенов в комбинированных вакцинах, увеличить скорость развития и продолжительность иммунного ответа у привитых, индуцировать защитные свойства слизистых оболочек, а также увеличить силу иммунного ответа. В настоящее время признано невозможным создание эффективных и безопасных вакцин без применения адъювантов. Subunit vaccines are represented primarily by recombinant preparations based on purified proteins. When creating these types of vaccines, an important part is the search for new suitable adjuvants. Their use makes it possible to reduce the dose of the antigen, reduce the cost of the final preparation, increase the immunogenicity of "weak" or small antigens, which are extremely difficult to develop immunity and obtain a vaccine against this class of antigens. This makes it possible to prevent the competition of antigens in combined vaccines, increase the rate of development and duration of the immune response in vaccinated people, induce the protective properties of the mucous membranes, and also increase the strength of the immune response. Currently, it is recognized as impossible to create effective and safe vaccines without the use of adjuvants.
За функцию проникновения коронавируса в клетки хозяина отвечает RBD (рецептор- связывающий домен) S-белка, а также отдельные его эпитопы. В экспериментальных исследованиях установлено, что большинство антител, обладающих вируснейтрализующей активностью в отношении вида коронавирусов (например, MERS или SARS), специфически связываются с различными эпитопами RBD. RBD образует сайт связывания с рецептором АСЕ2, поэтому антитела, способные связываться с RBD доменом, могут блокировать контакт с рецептором и, как следствие, препятствовать проникновению вируса в клетки, что в случае SARS-CoV-2 установлено. На основании этого, в качестве последовательности для создания антигена была выбрана именно последовательность RBD. Стоит отметить, что выбор целого S-белка мог бы привести к выработке не только нейтрализующих антител, но и маскирующих, повышая развитие антитело-зависимого усиления инфекции. The RBD (receptor-binding domain) of the S-protein, as well as its individual epitopes, is responsible for the function of coronavirus penetration into host cells. In experimental studies, it has been established that most antibodies with virus-neutralizing activity against a type of coronavirus (for example, MERS or SARS) specifically bind to various RBD epitopes. RBD forms a binding site for the ACE2 receptor; therefore, antibodies capable of binding to the RBD domain can block contact with the receptor and, as a result, prevent the virus from entering cells, which has been established in the case of SARS-CoV-2. Based on this, the RBD sequence was chosen as the sequence for creating the antigen. It is worth noting that the choice of the whole S-protein could lead to the production of not only neutralizing antibodies, but also masking ones, increasing the development of an antibody-dependent increase in infection.
Домен S1 состоит из субдомена NTD (N-концевой домен), RBD (остатки 319-527), и субдоменов SD1 и SD2, которые наиболее близки к домену S2. Таким образом, важнейшей задачей вакцинации является не просто выработка антител к S-белку, а именно нейтрализующих антител к RBD. Однако, простое использование RBD в качестве антигена вакцины не представляется возможным, так как масса белка довольно мала 75 (менее 40 кДа), а также он быстро выводится из организма, поэтому кандидатом в антигены стал RBD, конъюгированный с Fc фрагментом IgG. The S1 domain consists of the NTD subdomain (N-terminal domain), RBD (residues 319-527), and the SD1 and SD2 subdomains, which are closest to the S2 domain. Thus, the most important task of vaccination is not just the production of antibodies to the S-protein, but specifically neutralizing antibodies to RBD. However, the simple use of RBD as a vaccine antigen is not possible, since the mass of the protein is rather small. 75 (less than 40 kDa), and it is also rapidly excreted from the body, so RBD conjugated with the Fc fragment of IgG became a candidate for antigens.
Добавление адъюванта позволит снизить количество белка на дозу, себестоимость вакцины и позволит увеличить иммунный ответ на антиген. В настоящее время в экспериментальных и клинических исследованиях применяют: минеральные (гидроксид 80 или фосфат алюминия), растительные (сапонины - QuilA, QS21), микробные (убитые бактерии, липополисахарид, и его производные, CpG-мотивы ДНК) и другие виды адъювантов. Вследствие токсичности или недостаточной эффективности большинства адъювантов для общего использования разрешены только соли алюминия и водно- масляные эмульсии MF-59, AS03, QS 21 , VLP (virus-like particles) и ИСКОМЫ 85 (ImmunoStimulating COMplex). Наиболее перспективными являются корпускулярные адъюванты - сферические аморфные наночастицы (САНЧ). Одна из причин использования - их эффективное поглощение антиген-представляющими клетками иммунной системы, что приводит к усилению иммунного ответа. К таким адъювантам можно отнести бетулиновые адъюванты на основе тритерпеноидов из экстракта бересты 90 (патент RU2545714). Бетулиновые частицы, кроме выраженного спектра биологической активности (противомикробное, противогрибковое, противовирусное действия, гепатопротективное, противовоспалительное, противораковое, противоаллергическое, мембранстабилизирующее, иммуномодулирующее, антиоксидантное), обладают и адъювантными свойствами. The addition of an adjuvant will reduce the amount of protein per dose, reduce the cost of the vaccine, and increase the immune response to the antigen. Currently, in experimental and clinical studies, mineral (hydroxide 80 or aluminum phosphate), vegetable (saponins - QuilA, QS21), microbial (killed bacteria, lipopolysaccharide and its derivatives, CpG DNA motifs) and other types of adjuvants are used. Due to the toxicity or lack of efficacy of most adjuvants, only aluminum salts and water-oil emulsions of MF-59, AS03, QS 21 , VLP (virus-like particles) and ISKOM 85 (ImmunoStimulating COMplex) are allowed for general use. The most promising are corpuscular adjuvants - spherical amorphous nanoparticles (SANPs). One of the reasons for their use is their efficient uptake by antigen-presenting cells of the immune system, resulting in an enhanced immune response. These adjuvants include betulin adjuvants based on triterpenoids from birch bark extract 90 (patent RU2545714). Betulin particles, in addition to a pronounced spectrum of biological activity (antimicrobial, antifungal, antiviral action, hepatoprotective, anti-inflammatory, anticancer, antiallergic, membrane stabilizing, immunomodulatory, antioxidant), also have adjuvant properties.
95 Из патента RU2749193 известны варианты использования антигенов, включающие RBD для индукции специфического иммунитета против вируса SARS-CoV-2 в качестве антигенного компонента, вместе с бетулиновыми сферическим аморфными наночастицами (САНЧ) размера 80-160 нм в качестве адъюванта. Сферические частицы на основе тритерпеноидов из бересты - бетулина (бетуленол, бетулинол, лупендиол) 100 охарактеризованы на фиг. 1 и фиг. 2. Данный адъювант производится в промышленных масштабах в соответствии с требованиями опытно-промышленного регламента, а также был протестирован ранее в доклинических исследованиях гриппозных вакцин, где показал хорошие иммуногенные свойства и безопасность использования. 95 From patent RU2749193, options for using antigens are known, including RBD for induction of specific immunity against the SARS-CoV-2 virus as an antigenic component, together with betulin spherical amorphous nanoparticles (SANP) with a size of 80-160 nm as an adjuvant. Spherical particles based on birch bark triterpenoids - betulin (betulenol, betulinol, lupendiol) 100 are characterized in FIG. 1 and FIG. 2. This adjuvant is produced on an industrial scale in accordance with the requirements of the pilot industrial regulation, and was also tested earlier in preclinical studies of influenza vaccines, where it showed good immunogenic properties and safety of use.
105 Раскрытие сущности изобретения. 105 Disclosure of the essence of the invention.
Существенный недостаток известных вакцин против SARS-CoV-2 состоит в сложности их производства, недостаточной иммунногенной активности, нежелательных побочных явлениях, и проблемах с таргетностью вырабатываемых антител к необходимому эпитопу белка вирусной оболочки. Техническая задача настоящего ПО изобретения заключается в создании антигенной композиции, позволяющей вызвать индукцию специфического гуморального и клеточного иммунного ответа к необходимому эпитопу белка вирусной оболочки SARS-CoV-2. Техническим результатом раскрываемого изобретения является создание антигенной композиции с бетулином в качестве адъюванта и рекомбинантным белком в качестве активного компонента. Технический результат достигается за счет создания генетической конструкции, включающей экспрессионную кассету, организованную в формате модульной конструкции, позволяющей осуществлять замены участков, кодирующих сигнальный пептид, целевой рекомбинантный белок-антиген RBD-SD1 SARS-CoV-2 слитый с Fc- фрагментом иммуноглобулина через линкер. A significant drawback of the known vaccines against SARS-CoV-2 is the complexity of their production, insufficient immunogenic activity, undesirable side effects, and problems with the targeting of produced antibodies to the necessary epitope of the viral envelope protein. The technical task of the present software of the invention is to create an antigenic composition that allows to cause the induction of a specific humoral and cellular immune response to the required epitope of the SARS-CoV-2 viral envelope protein. The technical result of the disclosed invention is the creation of an antigenic composition with betulin as an adjuvant and a recombinant protein as an active component. The technical result is achieved by creating a genetic construct that includes an expression cassette organized in the format of a modular construct that allows for the replacement of regions encoding the signal peptide, the target recombinant SARS-CoV-2 RBD-SD1 antigen protein, fused with the immunoglobulin Fc fragment through a linker.
Более конкретно, решение поставленной задачи и достижение технического результата изобретения осуществляется путем разработки антигена для индукции иммунитета против вируса SARS-CoV-2, представляющего собой рекомбинантный белок, включающий участок S-белка вируса SARS-CoV-2, состоящий из аминокислотных остатков 302-638 доменов RBD и SD1 , слитый с Fc фрагментом IgG посредством полиглицин-серинового линкера. More specifically, the solution of the problem and the achievement of the technical result of the invention is carried out by developing an antigen for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus, which is a recombinant protein that includes a segment of the S-protein of the SARS-CoV-2 virus, consisting of amino acid residues 302-638 domains RBD and SD1, fused with the Fc fragment of IgG through a polyglycine-serine linker.
В некоторых вариантах изобретения полиглицин-сериновый линкер имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 19. In some embodiments, the polyglycine-serine linker has the sequence shown in SEQ ID NO: 19.
В некоторых частных вариантах изобретения антиген имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 3 или SEQ ID NO: 8. In some particular embodiments of the invention, the antigen has the sequence represented by SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 8.
Еще одним вариантом изобретения также является антигенная композиция для индукции иммунитета против вируса SARS-CoV-2, содержащая указанный антиген, буферный раствор и адъювант, где в качестве адъюванта используется корпускулярный адъювант на основе тритерпеноидов из бересты бетулин. Another variant of the invention is also an antigenic composition for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus, containing the specified antigen, a buffer solution and an adjuvant, where a corpuscular adjuvant based on triterpenoids from betulin birch bark is used as an adjuvant.
Решение поставленной задачи также осуществляется путем применения вышеуказанной антигенной композиции для индукции иммунного ответа против вируса SARS-CoV-2. The solution of the problem is also carried out by using the above antigenic composition to induce an immune response against the SARS-CoV-2 virus.
В некоторых вариантах изобретения антигенную композицию вводят внутримышечно. In some embodiments of the invention, the antigenic composition is administered intramuscularly.
В некоторых вариантах изобретения под индукцией иммунитета подразумевается индукция антительного и клеточного иммунитета. In some embodiments of the invention, the induction of immunity refers to the induction of antibody and cellular immunity.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата изобретения также осуществляется путем разработки генной конструкции для экспрессии рекомбинантного белка, включающего участок S-белка вируса SARS-CoV-2, состоящего из аминокислотных остатков 302-638 доменов RBD и SD1 , слитого с Fc фрагментом IgG посредством полиглицин-серинового линкера, включающей экспрессионную кассету, состоящую из участков, кодирующих: The solution of the task and the achievement of the technical result of the invention is also carried out by developing a gene construct for the expression of a recombinant protein, including a section of the S-protein of the SARS-CoV-2 virus, consisting of amino acid residues 302-638 of the RBD and SD1 domains, fused to the Fc fragment of IgG through polyglycine -serine linker, including an expression cassette consisting of sections encoding:
- сигнальный пептид S-белка SARS-CoV-2 или сигнальный пептид антитела F10 анти- TNF иммуноглобулина, - участок с 302 по 638 аминокислотных остатков S-белка RBD-SD1 вируса SARS-CoV-2,- SARS-CoV-2 S-protein signal peptide or anti-TNF immunoglobulin antibody F10 signal peptide, - a section from 302 to 638 amino acid residues of the S-protein RBD-SD1 of the SARS-CoV-2 virus,
- полиглицин-сериновый линкер, - polyglycine-serine linker,
- Fc фрагмент IgG. - Fc fragment of IgG.
В некоторых вариантах генной конструкции кодирующая последовательность сигнального пептида S-белка SARS-CoV-2 представлена SEQ ID NO: 4. In some embodiments of the gene construct, the coding sequence for the SARS-CoV-2 S protein signal peptide is represented by SEQ ID NO: 4.
В некоторых вариантах генной конструкции кодирующая последовательность сигнального пептида антитела F10 анти-TNF иммуноглобулина представлена SEQ ID NO: 10. In some embodiments of the gene construct, the coding sequence for the signal peptide of the anti-TNF immunoglobulin antibody F10 is represented by SEQ ID NO: 10.
В некоторых вариантах генной конструкции кодирующая последовательность участка S-белка вируса SARS-CoV-2 имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 5 или SEQ ID NO: 9. In some embodiments of the gene construct, the coding sequence for the SARS-CoV-2 S protein region has the sequence shown in SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 9.
В некоторых вариантах генной конструкции полиглицин-сериновый линкер имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 19. In some embodiments of the gene construct, the polyglycine-serine linker has the sequence shown in SEQ ID NO: 19.
В некоторых вариантах генной конструкции кодирующая последовательность Fc фрагмента IgG представлена SEQ ID NO: 6. In some embodiments of the gene construct, the coding sequence for the Fc fragment of IgG is represented by SEQ ID NO: 6.
В некоторых частных вариантах изобретения генная конструкция содержит экспрессионную кассету, представленную последовательностью SEQ ID NO: 27. In some particular embodiments of the invention, the gene construct contains an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 27.
В некоторых частных вариантах изобретения генная конструкция содержит экспрессионную кассету, представленную последовательностью SEQ ID NO: 29. In some particular embodiments of the invention, the gene construct contains an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 29.
В некоторых частных вариантах изобретения генная конструкция содержит экспрессионную кассету, представленную последовательностью SEQ ID NO: 28. In some particular embodiments of the invention, the gene construct contains an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 28.
В некоторых частных вариантах изобретения генная конструкция содержит экспрессионную кассету, представленную последовательностью SEQ ID NO: 30. In some particular embodiments of the invention, the gene construct contains an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 30.
Решение поставленной задачи и достижение технического результата изобретения также осуществляется путем разработки способа получения рекомбинантного белка - антигена для индукции иммунитета против вируса SARS-CoV-2, включающего: The solution of the task and the achievement of the technical result of the invention is also carried out by developing a method for obtaining a recombinant protein - antigen for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus, including:
1) трансфекцию клеток яичника китайского хомячка CHO-S генной конструкцией, описанной выше; 1) transfection of Chinese hamster ovary cells with the CHO-S gene construct described above;
2) культивирование трансфицированных клеток яичника китайского хомячка CHO-S;2) cultivation of transfected Chinese hamster ovary CHO-S cells;
3) отбор культуральной среды; 3) selection of the culture medium;
4) хроматографическую очистку полученного рекомбинантного белка; 4) chromatographic purification of the resulting recombinant protein;
5) подтверждение подлинности полученного рекомбинантного белка. 5) confirmation of the authenticity of the obtained recombinant protein.
Краткое описание чертежей. Brief description of the drawings.
Фиг. 1. Охарактеризованные состоящие из бетулина сферические частицы, а) формула бетулина, б) электронные фотографии бетулиновых сферических частиц, в) размер бетулиновых корпускулярных частиц около 120-160 нм. Фиг. 2. Изображение адъюванта в виде бетулина в сочетании с антигеном после обработки ультразвуком, полученное методом трансмиссионной электронной микроскопии. Fig. 1. Characterized spherical particles consisting of betulin, a) betulin formula, b) electron photographs of betulin spherical particles, c) the size of betulin corpuscular particles is about 120-160 nm. Fig. 2. Image of adjuvant in the form of betulin in combination with antigen after sonication, obtained by transmission electron microscopy.
Фиг. 3. Рекомбинантные нанесённые на бетулиновые сферические наночастицы RBD-SDI-Fc белки, а) схематическое изображение комплекса бетулин/RBD-SDI-Fc, б) типичное изображение вириона SARS-CoV-2, в) хроматографический пик RBD-SDI-Fc перед нанесением на бетулиновые частицы, г) хроматограммы супернатанта после нанесения белка на частицы, подтверждающие абсорбцию антигена из раствора. Fig. Fig. 3. Recombinant proteins deposited on betulin spherical RBD-SDI-Fc nanoparticles, a) schematic representation of the betulin/RBD-SDI-Fc complex, b) typical image of the SARS-CoV-2 virion, c) chromatographic peak of RBD-SDI-Fc before application on betulin particles, d) chromatograms of the supernatant after applying the protein to the particles, confirming the absorption of the antigen from the solution.
Фиг. 4. Схема S-белка SARS-CoV-2 и рекомбинантного белка на основе RBD-SDI-Fc. а) схема S-белка на поверхности SARS-CoV-2, б) схема структуры рекомбинантного RBD-SDI-Fc антигена, в) схема S-белка SARS-CoV-2, с указанной RBD-SD1 частью, взятой за основу рекомбинантных белков. Fig. 4. Scheme of SARS-CoV-2 S-protein and recombinant protein based on RBD-SDI-Fc. a) scheme of the S-protein on the surface of SARS-CoV-2, b) scheme of the structure of the recombinant RBD-SDI-Fc antigen, c) scheme of the S-protein of SARS-CoV-2, with the specified RBD-SD1 part taken as the basis for recombinant proteins .
Фиг. 5. Экспрессионные кассеты четырех генных конструкций, кодирующих рекомбинантные белки на основе участка S-белка SARS-CoV-2, включающего RBD и SD1 , слитых с Fc фрагментом IgG. Fig. 5. Expression cassettes of four gene constructs encoding recombinant proteins based on the S-protein region of SARS-CoV-2, including RBD and SD1 , fused to the Fc fragment of IgG.
Фиг. 6. Линеаризованный pcDNA3.4 вектор для ТОРО® ТА клонирования продуктов ПЦР и для высокого уровня экспрессии. Fig. 6. Linearized pcDNA3.4 vector for TOPO® TA cloning of PCR products and for high level expression.
Фиг. 7. Схема получения генных конструкция для экспрессии рекомбинантных белков RBD-SDI-Fc. Fig. 7. Scheme for obtaining a gene construct for the expression of recombinant RBD-SDI-Fc proteins.
Фиг. 8. Карта генной конструкции 83/1 , содержащей сигнальный пептид S-белка, участок RBD (Ухань), и Fc фрагмент. Fig. 8. Map of the 83/1 gene construct containing the S-protein signal peptide, the RBD region (Wuhan), and the Fc fragment.
Фиг. 9. Карта генной конструкции 86/12, содержащей сигнальный пептид антитела F10, RBD-SD1 участок (Wuhan), и Fc фрагмент IgG. Fig. 9. Map of 86/12 gene construct containing F10 antibody signal peptide, RBD-SD1 region (Wuhan), and IgG Fc fragment.
Фиг. 10. Карта генной конструкции 78/9, содержащей сигнальный пептид S-белка, RBD-SD1 участок (Beta), и Fc фрагмент IgG. Fig. 10. Map of the 78/9 gene construct containing the S protein signal peptide, RBD-SD1 region (Beta), and IgG Fc fragment.
Фиг. 11. Карта генной конструкции 85/1 , содержащей сигнальный пептид антитела F10, RBD-SD1 участок (Beta), и Fc фрагмент IgG. Fig. 11. Map of the 85/1 gene construct containing the F10 antibody signal peptide, RBD-SD1 region (Beta), and IgG Fc fragment.
Фиг. 12. Общая схема экспрессионной кассеты, включающей последовательность сигнального пептида, RBD-SD1 участка SARS-CoV-2, линкерную последовательность, и Fc фрагмент IgG, организованной в формате модульной конструкции, позволяющей осуществлять модификации или замены участков согласно сайтам рестрикции. Fig. 12. General scheme of the expression cassette, including the sequence of the signal peptide, the RBD-SD1 region of SARS-CoV-2, the linker sequence, and the Fc fragment of IgG, organized in a modular design format that allows modification or replacement of regions according to restriction sites.
Фиг. 13. Электрофореграмма разделения образцов рекомбинантных белков RBD- SDI-Fc штаммов Wuhan и Beta в 10% ПААГ в восстанавливающих (+БМЭ) и невосстанавливающих условиях (-БМЭ). М - маркер молекулярных масс (15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 85, 100, 120, 150, 200 кДа). Fig. Fig. 13. Electropherogram of separation of samples of recombinant RBD-SDI-Fc proteins from Wuhan and Beta strains in 10% PAAG under reducing (+BME) and non-reducing conditions (-BME). M - molecular weight marker (15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 85, 100, 120, 150, 200 kDa).
Фиг. 14. Схема эксперимента по двукратной иммунизации BALB/C мышей с периодом в 2 недели. Фиг. 15. Уровень специфических антител к белку mutant RBD-Fc в сыворотках иммунизированных мышей линии BALB/c после двукратной иммунизации вакцинными препаратами в дозе 5 мкг и 20мкг. Отдельные символы демонстрируют индивидуальное значение титра для каждого животного, горизонтальная черта - средне-геометрический титр для группы. Fig. 14. Design of an experiment for two-time immunization of BALB/C mice with a period of 2 weeks. Fig. Fig. 15. The level of specific antibodies to the mutant RBD-Fc protein in the sera of immunized BALB/c mice after double immunization with vaccine preparations at a dose of 5 µg and 20 µg. Separate symbols show the individual titer value for each animal, the horizontal line shows the geometric mean titer for the group.
Фиг. 16. Уровень вирус-нейтрализующих антител к коронавирусу SARS-CoV-2 в сыворотках вакцинированных мышей BALB/c линии. Fig. 16. The level of virus-neutralizing antibodies to SARS-CoV-2 coronavirus in the sera of vaccinated BALB/c mice.
Отдельные символы демонстрируют индивидуальное значение титра для каждого животного, горизонтальная черта - средне-геометрический титр для группы. Separate symbols show the individual titer value for each animal, the horizontal line shows the geometric mean titer for the group.
Фиг. 17. Результаты изучения клеточного иммунного ответа - специфических ответов CD4+ и CD8+ Tern после иммунизации, (а) относительное присутствие вирус- специфичных CD4+ и CD8+ Tern среди CD4+/CD8+ CD44+ CD62L- спленоцитов, (б) относительная частота вирус-специфических цитокинов, продуцирующих CD4+ и CD8+ Тет.*р <0,05. Fig. Fig. 17. Results of studying the cellular immune response - specific responses of CD4+ and CD8+ Tern after immunization, (a) the relative presence of virus-specific CD4+ and CD8+ Tern among CD4+/CD8+ CD44+ CD62L- splenocytes, (b) the relative frequency of virus-specific cytokines producing CD4+ and CD8+ Tet.*p <0.05.
Перечень последовательностей. Sequence listing.
Номера нуклеотидных последовательностей (SEQ ID NO) в тексте описания и формуле изобретения соответствуют таковым в Перечне последовательностей согласно стандарту ST.26, являющемуся частью настоящего описания изобретения: Nucleotide sequence numbers (SEQ ID NO) in the text of the description and the claims correspond to those in the Sequence Listing according to the ST.26 standard, which is part of the present description of the invention:
SEQ ID NO: 1 - pcDNA3.4 S-RBD(Wuhan)-Fc, SEQ ID NO: 1 - pcDNA3.4 S-RBD(Wuhan)-Fc,
SEQ ID NO: 2 - pcDNA3.4, SEQ ID NO: 2 - pcDNA3.4,
SEQ ID NO: 3 - RBD-Fc AA (Wuhan), SEQ ID NO: 3 - RBD-FcAA (Wuhan),
SEQ ID NO: 4 - Signal peptide, S-protein (NA), SEQ ID NO: 4 - Signal peptide, S-protein (NA),
SEQ ID NO: 5 - RBD(Wuhan) NA SEQ ID NO: 5 - RBD(Wuhan) NA
SEQ ID NO: 6 - Fc NA, SEQ ID NO: 6 - Fc NA,
SEQ ID NO: 7 - pcDNA3.4 S-RBD(Beta)-Fc, SEQ ID NO: 7 - pcDNA3.4 S-RBD(Beta)-Fc,
SEQ ID NO: 8 - RBD-Fc AA (Beta), SEQ ID NO: 8 - RBD-FcAA (Beta),
SEQ ID NO: 9 - RBD(Beta) NA, SEQ ID NO: 9 - RBD(Beta) NA,
SEQ ID NO: 10 - Signal peptide, antibody F10 NA, SEQ ID NO: 10 - Signal peptide, antibody F10 NA,
SEQ ID NO: 11 - pcDNA3.4 F10-RBD(Wuhan)-Fc, SEQ ID NO: 11 - pcDNA3.4 F10-RBD(Wuhan)-Fc,
SEQ ID NO: 12 - pcDNA3.4 F10-RBD(Beta)-Fc, SEQ ID NO: 12 - pcDNA3.4 F10-RBD(Beta)-Fc,
SEQ ID NO: 13 - LSpF1 , SEQ ID NO: 13 - LSpF1 ,
SEQ ID NO: 14 - LSpR1 , SEQ ID NO: 14 - LSpR1 ,
SEQ ID NO: 15 - LSpF2, SEQ ID NO: 15 - LSpF2,
SEQ ID NO: 16 - LSpR2, SEQ ID NO: 16 - LSpR2,
SEQ ID NO: 17 - FclinkerF, SEQ ID NO: 17 - FclinkerF,
SEQ ID NO: 18 - pcDNA3.4-R, SEQ ID NO 19 - Linker, SEQ ID NO: 18 - pcDNA3.4-R, SEQ ID NO 19 - Linker,
SEQ ID NO: 20 pAL2-T, S-protein, SEQ ID NO: 20 pAL2-T, S-protein,
SEQ ID NO 21 pAL2-T, Fc, SEQ ID NO 21 pAL2-T, Fc,
SEQ ID NO 22 LidF HF, SEQ ID NO 22 LidF HF,
SEQ ID NO 23 LidF10HR1 , SEQ ID NO 23 LidF10HR1 ,
SEQ ID NO 24 LidF10HF2, SEQ ID NO 24 LidF10HF2,
SEQ ID NO 25 LSpR2, SEQ ID NO 25 LSpR2,
SEQ ID NO 26 pAL2-T, F10, SEQ ID NO 26 pAL2-T, F10,
SEQ ID NO 27 S-RBD(Wuhan)-Fc NA, SEQ ID NO 27 S-RBD(Wuhan)-Fc NA,
SEQ ID NO 28 F10-RBD(Wuhan)-Fc NA, SEQ ID NO 28 F10-RBD(Wuhan)-Fc NA,
SEQ ID NO 29 S-RBD(Beta)-Fc NA, SEQ ID NO 29 S-RBD(Beta)-Fc NA,
SEQ ID NO 30 F10-RBD(Beta)-Fc NA, SEQ ID NO 30 F10-RBD(Beta)-FcNA,
SEQ ID NO 31 S-RBD(Wuhan)-Fc, SEQ ID NO 31 S-RBD(Wuhan)-Fc,
SEQ ID NO 32 F10-RBD(Wuhan)-Fc, SEQ ID NO 32 F10-RBD(Wuhan)-Fc,
SEQ ID NO 33 S-RBD(Beta)-Fc, SEQ ID NO 33 S-RBD(Beta)-Fc,
SEQ ID NO 34 F10-RBD(Beta)-Fc. SEQ ID NO 34 F10-RBD(Beta)-Fc.
Осуществление изобретения. Implementation of the invention.
Дизайн RBD-SD1-Fc экспрессионных кассет. Design of RBD-SD1-Fc expression cassettes.
На первом этапе работы создана генная конструкция на основе вектора pcDNA3.4 (SEQ ID NO: 2), содержащего следующие участки: CMV промотор/энхансер, Start-End (сайт клонирования для клонирования продуктов ПЦР), WPRE (посттранскрипционный регуляторный элемент сурка), NeoR/KanR (ген устойчивости к неомицину/канамицину), HSV ТК poly(A) signal (сигнал полиаденилирования тимидинкиназы (ТК) вируса простого герпеса), f1 ori (сайт начала репликации), SV40 промотор и SV40 ori, SV40 poly(A) signal (сигнал раннего полиаденилирования SV40), AmpR, AmpR promoter (ген устойчивости к ампициллину (Ыа) ( -лактамаза) и его промотор), сайты рестрикции, обозначены соответствующими им наименованиями. Экспрессионные кассеты клонируются в Start- End положение. At the first stage of the work, a gene construct was created based on the pcDNA3.4 vector (SEQ ID NO: 2) containing the following regions: CMV promoter/enhancer, Start-End (cloning site for cloning PCR products), WPRE (groundhog post-transcriptional regulatory element), NeoR/KanR (neomycin/kanamycin resistance gene), HSV TK poly(A) signal (herpes simplex virus thymidine kinase (TK) polyadenylation signal), f1 ori (origin of replication), SV40 promoter and SV40 ori, SV40 poly(A) signal (SV40 early polyadenylation signal), AmpR, AmpR promoter (ampicillin resistance gene (Na) (β-lactamase) and its promoter), restriction sites are indicated by their respective names. Expression cassettes are cloned in the Start-End position.
Генная конструкция S-RBD-SD1 (Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 1) включала экспрессионную кассету, кодирующую рекомбинантный белок (SEQ ID NO: 3) на основе участка S-белка штамма Wuhan-Hu-1 SARS-CoV-2 (далее по тексту: Wuhan), включающего RBD и SD1 , слитого с Fc фрагментом IgG (фиг. 46). Участок S-белка (аминокислоты 302-638), включающий RBD и SD1 представлен на фиг. 4в как «RBD-SD1 антиген». Таким образом, экспрессионная кассета включала три конструктивные последовательности: The S-RBD-SD1 (Wuhan)-Fc gene construct (SEQ ID NO: 1) included an expression cassette encoding a recombinant protein (SEQ ID NO: 3) based on the S protein region of the Wuhan-Hu-1 SARS-CoV-2 strain (hereinafter: Wuhan), including RBD and SD1 fused with the Fc fragment of IgG (Fig. 46). The S protein region (amino acids 302-638) including RBD and SD1 is shown in FIG. 4c as "RBD-SD1 antigen". Thus, the expression cassette included three constructive sequences:
(а) сигнальный пептид S-белка SARS CoV-2 (SEQ ID NO: 4), (a) SARS CoV-2 S protein signal peptide (SEQ ID NO: 4),
(б) участок S-белка штамма Wuhan (SEQ ID NO: 5), (в) Fc фрагмент IgG (SEQ ID NO: 6). (b) Wuhan strain S protein region (SEQ ID NO: 5), (c) Fc fragment of IgG (SEQ ID NO: 6).
Дополнительно, в данном изобретении на основе полученной выше генной конструкции S-RBD-SD1 (Wuhan)-Fc создан вариант экспрессионной кассеты, где участок S-белка штамма Wuhan, включающий RBD и SD1 , заменен на участок с мутациями (K417N, Е484К, N501 Y, D614G) штамма Beta, В1.351 SARS-CoV-2 (далее по тексту: Beta). В результате, создана генная конструкция S-RBD-SD1 (Beta)-Fc (SEQ ID NO: 7), экспрессирующая рекомбинантный белок (SEQ ID NO: 8) на основе такого же участка S- белка штамма Beta (аминокислоты 302-638), включающего RBD и SD1 , слитого с Fc фрагментом IgG. Таким образом, генная конструкция включала три конструктивные последовательности: Additionally, in this invention, based on the above gene construct S-RBD-SD1 (Wuhan)-Fc, a variant of the expression cassette was created, where the region of the S-protein of the Wuhan strain, including RBD and SD1 , was replaced with a region with mutations (K417N, E484K, N501 Y, D614G) of SARS-CoV-2 strain Beta, B1.351 (hereinafter: Beta). As a result, the gene construct S-RBD-SD1 (Beta)-Fc (SEQ ID NO: 7) was created, expressing the recombinant protein (SEQ ID NO: 8) based on the same region of the S-protein of the Beta strain (amino acids 302-638) , including RBD and SD1, fused with the Fc fragment of IgG. Thus, the gene construct included three constructive sequences:
(а) сигнальный пептид S-белка SARS CoV-2 (SEQ ID NO: 4), (a) SARS CoV-2 S protein signal peptide (SEQ ID NO: 4),
(б) участок S-белка штамма Beta (SEQ ID NO: 9), (b) S-protein region of strain Beta (SEQ ID NO: 9),
(в) Fc фрагмент IgG (SEQ ID NO: 6). (c) Fc fragment of IgG (SEQ ID NO: 6).
Сигнальные пептиды представляют собой последовательности, которые играют центральную роль в нацеливании и транслокации почти всех секретируемых белков и многих интегральных мембранных белков как у прокариот, так и у эукариот. От выбора сигнального пептида напрямую зависит секреция рекомбинантного белка. Для того, чтобы обеспечить высокие уровни продукции белка в культуральную среду, в данном изобретении использована последовательность сигнального пептида S-белка SARS- CoV-2 по причине наличия участка S-белка SARS-CoV-2 в рекомбинантном белке. Также, по причине наличия Fc фрагмента IgG в рекомбинантном белке, последовательность сигнального пептида S-белка в двух ранее описанных генетических конструкциях S-RBD- SD1 (Wuhan)-Fc и S-RBD-SD1(Beta)-Fc, экспрессирующих участок S-белка штаммов Wuhan и Beta, заменена на сигнальный пептид антитела F10 (SEQ ID NO: 10). Таким образом, созданы генетические конструкции F10-RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 11) и F10-RBD-SD1-Fc (SEQ ID NO: 12), экспрессирующие рекомбинантные белки на основе участка S-белка штаммов Wuhan и Beta SARS-CoV-2, включающего RBD и SD1 , слитых с Fc фрагментом IgG. Signal peptides are sequences that play a central role in the targeting and translocation of nearly all secreted proteins and many integral membrane proteins in both prokaryotes and eukaryotes. The secretion of the recombinant protein directly depends on the choice of the signal peptide. In order to allow high levels of protein production in the culture medium, the SARS-CoV-2 S protein signal peptide sequence is used in this invention due to the presence of the SARS-CoV-2 S protein region in the recombinant protein. Also, due to the presence of an IgG Fc fragment in the recombinant protein, the S protein signal peptide sequence in the two previously described genetic constructs S-RBD-SD1(Wuhan)-Fc and S-RBD-SD1(Beta)-Fc expressing the S-region protein of strains Wuhan and Beta, replaced by the signal peptide of the antibody F10 (SEQ ID NO: 10). Thus, genetic constructs F10-RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 11) and F10-RBD-SD1-Fc (SEQ ID NO: 12) expressing recombinant proteins based on the S-protein region of Wuhan strains were created. and Beta SARS-CoV-2, including RBD and SD1 fused to an IgG Fc fragment.
Fc фрагмент - кристаллизующийся фрагмент иммуноглобулина, часть молекулы иммуноглобулина, которая взаимодействует с Fc рецепторами на поверхности клетки и с некоторыми белками системы комплемента. Fc фрагмент димеризуется друг с другом посредством дисульфидных связей, образуя димер из идентичных половин, формируя Y-образную структуру. Связь с Fc фрагментом антигенных фрагментов имитирует таким образом комплекс антиген-антитело, увеличивающий иммунный ответ, корректируя его в сторону специфического иммунного ответа и предотвращая lgE-связанную аллергенность. Также, связь с Fc фрагментом позволяет обеспечить аффинную очистку путем хроматографии через сорбент сефарозу с белком А в качестве лиганда, что обеспечивает высокую чистоту конечного продукта после очистки. Fc fragment - a crystallizing fragment of an immunoglobulin, a part of an immunoglobulin molecule that interacts with Fc receptors on the cell surface and with some proteins of the complement system. The Fc fragment dimerizes with each other via disulfide bonds, forming a dimer of identical halves, forming a Y-shaped structure. Association with the Fc fragment of antigenic fragments thus mimics the antigen-antibody complex, which increases the immune response, correcting it towards a specific immune response and preventing IgE-related allergenicity. Also, the connection with the Fc fragment allows for affinity purification by chromatography through the sorbent Sepharose with protein A as a ligand, which ensures high purity of the final product after purification.
Таким образом, с учетом использованных вариантов последовательностей сигнальных пептидов, S-белка SARS-CoV-2, и последовательности Fc фрагмента IgG, в конечном итоге были сконструированы четыре экспрессионные кассеты (табл. 1), экспрессирующие два рекомбинантных белка на основе участка S-белка штаммов Wuhan и Beta, которые схематично представлены на фиг. 5.
Figure imgf000012_0001
Thus, taking into account the used signal peptide sequence variants, the SARS-CoV-2 S protein, and the IgG Fc fragment sequence, four expression cassettes were ultimately constructed (Table 1) expressing two recombinant proteins based on the S protein region. strains Wuhan and Beta, which are schematically represented in Fig. 5.
Figure imgf000012_0001
Способ получения рекомбинантных белков RBD-SD1-Fc. Method for obtaining recombinant proteins RBD-SD1-Fc.
Разработанный способ получения рекомбинантных белков RBD-SDI-Fc включает следующие этапы: The developed method for obtaining recombinant RBD-SDI-Fc proteins includes the following steps:
1) Наработку последовательностей сигнального пептида и Fc фрагмента IgG,1) Generation of signal peptide sequences and Fc fragment of IgG,
2) Получение pAL2-T генных конструкций, включающих последовательности сигнального пептида и Fc фрагмента IgG, 2) Obtaining pAL2-T gene constructs, including the sequences of the signal peptide and the Fc fragment of IgG,
3) Лигирование фрагментов (последовательностей) сигнального пептида, Fc фрагмента IgG, и участка S-белка SARS-CoV-2 в pcDNA3.4 генную конструкцию,3) Ligation of fragments (sequences) of the signal peptide, the Fc fragment of IgG, and the S-protein region of SARS-CoV-2 into the pcDNA3.4 gene construct,
4) Культивирование клеток для получения рекомбинантного белка на основе RBD- SDI-Fc, 4) Cultivation of cells to obtain a recombinant protein based on RBD-SDI-Fc,
5) Отбор культуральной среды, 5) Selection of culture medium,
6) Хроматографическую очистку рекомбинантного белка на основе RBD-SDI-Fc,6) Chromatographic purification of the recombinant protein based on RBD-SDI-Fc,
7) Подтверждение подлинности полученного рекомбинантного белка на основе RBD-SDI-Fc. 7) Authentication of the obtained recombinant protein based on RBD-SDI-Fc.
На первом этапе работы методом ПЦР синтезировали последовательности сигнального пептида S-белка и Fc фрагмента IgG. Последовательность сигнального пептида S-белка синтезировали с помощью праймеров LSpF1-LSpR1 (SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14) и LSpF2-LSpR2 (SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16). Последовательность Fc фрагмента синтезировали с помощью праймеров FclinkerF (SEQ NO ID: 17) и pcDNA3.4- R (SEQ NO ID: 18) на основе плазмиды, содержащей ген Нс моноклонального антитела трастузумаб в качестве матрицы. At the first stage of the work, sequences were synthesized by PCR the signal peptide of the S-protein and the Fc fragment of IgG. The signal peptide sequence of the S protein was synthesized using primers LSpF1-LSpR1 (SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14) and LSpF2-LSpR2 (SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 16). The sequence of the Fc fragment was synthesized using primers FclinkerF (SEQ NO ID: 17) and pcDNA3.4-R (SEQ NO ID: 18) based on a plasmid containing the Hc gene of the monoclonal antibody trastuzumab as a template.
Отжиг праймеров осуществляли при 58 °C, количество циклов амплификации устанавливали равным 15. Фрагменты разделяли методом ДНК электрофореза в 1 % агарозном геле, выделяли фрагменты размером 78 и 850 п.о., и клонировали отдельно в Т-вектор pAL2-T. В результате работы получили две pAL2-T генные конструкции, включающие последовательности сигнального белка S-белка, и полиглицин-серинового линкера (SEQ ID NO: 19), слитого с Fc фрагментом IgG, соответственно. Полученные последовательности подтверждали методом секвенирования по Сэнгеру. The primers were annealed at 58°C, the number of amplification cycles was set equal to 15. The fragments were separated by DNA electrophoresis in 1% agarose gel, fragments of 78 and 850 bp were isolated, and cloned separately into the T-vector pAL2-T. As a result of the work, two pAL2-T gene constructs were obtained, including the sequences of the S-protein signal protein and the polyglycine-serine linker (SEQ ID NO: 19) fused to the IgG Fc fragment, respectively. The resulting sequences were confirmed by Sanger sequencing.
Отобранные pAL2-T генные конструкции (SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21), несущие последовательность сигнального пептида S-белка и последовательность полиглицинсеринового линкера, слитого с Fc фрагментом IgG, соответственно, обрабатывали эндонуклеазами рестрикции Nhel, Xhol, HinDIII, выделяли фрагменты, и в ходе трёхкомпонентного лигирования клонировали в pcDNA3.4 (фиг. 6) по сайтам узнавания эндонуклеаз рестрикции Nhel, Xhol. Selected pAL2-T gene constructs (SEQ ID NO: 20, SEQ ID NO: 21) carrying the S protein signal peptide sequence and the polyglycine serine linker sequence fused to the IgG Fc fragment, respectively, were treated with restriction endonucleases Nhel, Xhol, HinDIII, were isolated fragments, and in the course of three-component ligation cloned into pcDNA3.4 (Fig. 6) at the recognition sites of restriction endonucleases Nhel, Xhol.
Генную конструкцию, включающую нуклеотидную последовательность участка S- белка штамма Wuhan (Wuhan-1 , GenBanklD:NC_045512 302:638) обрабатывали эндонуклеазами рестрикции BamHI и HinDIII, разделяли продукты реакции в 1% агарозном геле в ходе электрофореза, и выделяли фрагмент размером 1080 п.о. Выделенные фрагменты клонировали по сайтам BamHI и HinDIII в предварительно подготовленную pcDNA3.4 генную конструкцию, несущую нуклеотидные последовательности, кодирующие сигнальный пептид S-белка и Fc фрагмент IgG. Таким образом, получена pcDNA3.4 S-RBD-SD1 (Wuhan)-Fc генная конструкция (SEQ ID NO: 1), содержащая экспрессионную кассету, кодирующую сигнальный пептид S-белка, участок S-белка штамма Wuhan, и Fc фрагмент IgG, которая может быть затем использована для продукции RBD-SD1 (Wuhan)-Fc рекомбинантного (SEQ ID NO: 3). The gene construct containing the nucleotide sequence of the S-protein region of the Wuhan strain (Wuhan-1, GenBanklD: NC_045512 302:638) was treated with restriction endonucleases BamHI and HinDIII, the reaction products were separated in a 1% agarose gel during electrophoresis, and a 1080 bp fragment was isolated. O. The isolated fragments were cloned at the BamHI and HinDIII sites into a preliminarily prepared pcDNA3.4 gene construct carrying the nucleotide sequences encoding the signal peptide of the S protein and the Fc fragment of IgG. Thus, a pcDNA3.4 S-RBD-SD1 (Wuhan)-Fc gene construct (SEQ ID NO: 1) was obtained, containing an expression cassette encoding an S protein signal peptide, a Wuhan strain S protein region, and an IgG Fc fragment, which can then be used to produce RBD-SD1 (Wuhan)-Fc recombinant (SEQ ID NO: 3).
Для получения RBD-SDI-Fc рекомбинантного белка, содержащего участок S-белка штамма Beta (SEQ ID NO: 8), получали экспрессионную кассету, где участок, кодирующий S-белок, включающий RBD и SD1 , заменен на участок с мутациями (K417N, Е484К, N501 Y, D614G). Генную конструкцию, содержащую нуклеотидную последовательность участка S-белка штамма Beta (SEQ ID NO: 9) обрабатывали эндонуклеазами рестрикции BamHI и HinDIII, разделяли продукты реакции в 1 % агарозном геле в ходе электрофореза и выделяли фрагмент размером 1080 п.о. Выделенные фрагменты клонировали по сайтам BamHI и HinDIII в предварительно подготовленную pcDNA3.4 генную конструкцию, несущую нуклеотидные последовательности, кодирующие сигнальный пептид S-белка, и Fc-фрагмент IgG. Таким образом получена pcDNA3.4 S-RBD-SD1 (Beta)-Fc генная конструкция (SEQ ID NO: 7), включающая сигнальный пептид S-белка, участок S-белка штамма Beta, и Fc фрагмент IgG, которая может быть затем использована для продукции RBD-SD1(Beta)-Fc рекомбинантного белка (SEQ ID NO: 8). To obtain the RBD-SDI-Fc recombinant protein containing the S-protein region of the Beta strain (SEQ ID NO: 8), an expression cassette was obtained, where the region encoding the S-protein, including RBD and SD1, was replaced with a region with mutations (K417N, E484K, N501 Y, D614G). The gene construct containing the nucleotide sequence of the S-protein region of the Beta strain (SEQ ID NO: 9) was treated with restriction endonucleases BamHI and HinDIII, the reaction products were separated in a 1% agarose gel during electrophoresis, and a 1080 bp fragment was isolated. The isolated fragments were cloned BamHI and HinDIII sites into a pre-prepared pcDNA3.4 gene construct carrying nucleotide sequences encoding the S-protein signal peptide and an IgG Fc fragment. Thus, a pcDNA3.4 S-RBD-SD1 (Beta)-Fc gene construct (SEQ ID NO: 7) was obtained, comprising an S protein signal peptide, a Beta strain S protein region, and an IgG Fc fragment, which can then be used for the production of RBD-SD1(Beta)-Fc recombinant protein (SEQ ID NO: 8).
Для проверки работы экспрессионной кассеты при замене сигнальной последовательности, на основании ранее полученных конструкций получали экспрессионные кассеты, кодирующие рекомбинантные белки RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 3) и RBD-SD1(Beta)-Fc (SEQ ID NO: 8), где произведена замена последовательности сигнального пептида S-белка, на последовательность сигнального пептида F10 анти-TNF иммуноглобулина (SEQ ID NO: 10). To test the operation of the expression cassette when replacing the signal sequence, on the basis of previously obtained constructs, expression cassettes encoding recombinant proteins RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 3) and RBD-SD1(Beta)-Fc (SEQ ID NO : 8), where the sequence of the signal peptide of the S-protein was replaced with the sequence of the signal peptide F10 of anti-TNF immunoglobulin (SEQ ID NO: 10).
Последовательность сигнального пептида F10 синтезировали с помощью праймеров LidF10HF1-LidF10HR1 (SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23) и LidF10HF2- LSpR2 (SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25). Отжиг праймеров осуществляли при 58°С, количество циклов амплификации устанавливали равным 15. Фрагменты разделяли методом ДНК электрофореза в 1% агарозном геле, выделяли фрагменты размером 84 п.о., и клонировали в Т-вектор pAL2-T. Отобранную pAL2-T генную конструкцию (SEQ ID NO: 26), несущую последовательность сигнального пептида антитела F10, и ранее полученную pAL2-T конструкцию, несущую последовательность Fc фрагмента IgG (SEQ ID NO: 21) обрабатывали эндонуклеазами рестрикции Nhel, Xhol, HinDIII, выделяли фрагменты и в ходе трёхкомпонентного лигирования клонировали в pcDNA3.4 по сайтам узнавания эндонуклеаз рестрикции Nhel, Xhol. The F10 signal peptide sequence was synthesized using primers LidF10HF1-LidF10HR1 (SEQ ID NO: 22, SEQ ID NO: 23) and LidF10HF2-LSpR2 (SEQ ID NO: 24, SEQ ID NO: 25). The primers were annealed at 58°С, the number of amplification cycles was set equal to 15. The fragments were separated by DNA electrophoresis in 1% agarose gel, 84 bp fragments were isolated, and cloned into the T-vector pAL2-T. The selected pAL2-T gene construct (SEQ ID NO: 26) carrying the F10 antibody signal peptide sequence and the previously obtained pAL2-T construct carrying the IgG Fc fragment sequence (SEQ ID NO: 21) were treated with restriction endonucleases Nhel, Xhol, HinDIII, the fragments were isolated and cloned into pcDNA3.4 in the course of three-component ligation at the sites of recognition of restriction endonucleases Nhel, Xhol.
Генные конструкции pcDNA3.4, включающие нуклеотидные последовательности участка S-белка штаммов Wuhan и Beta, обрабатывали эндонуклеазами рестрикции BamHI и Nhel, разделяли продукты реакции в 1% агарозном геле в ходе электрофореза и выделяли фрагменты размером 1080 п.о. Выделенные фрагменты клонировали по сайтам BamHI и HinDIII в предварительно подготовленные pcDNA3.4 генные конструкции, несущие последовательности, кодирующие сигнальный пептид F10 и Fc-фрагмент IgG. Таким образом получены генные конструкции pcDNA3.4 F10-RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 11) и F10-RBD-SD1(Beta)-Fc (SEQ ID NO: 12), которые могут быть затем использованы для продукции RBD-SD1 (Wuhan)-Fc или RBD-SD1(Beta)-Fc рекомбинантных белков. Схема получения генной конструкции с вариантами экспрессионных кассет, кодирующих рекомбинантные белки на основе RBD-SDI-Fc представлена на фиг. 7. В результате работы получены генные конструкции 83/1 (фиг. 8), 86/12 (фиг. 9), 78/9 (фиг. 10), и 85/1 (фиг. 11). Данные генные конструкции включали следующие экспрессионные кассеты: S-RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 27), F10-RBD- SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 28), S-RBD-SD1 (Beta)-Fc (SEQ ID NO: 29), F10-RBD- SD1(Beta)-Fc (SEQ ID NO: 30). Экспрессионные кассеты кодировали следующие рекомбинантные белки (с сигнальными последовательностями): SEQ ID NO: 31 , SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34. Общая схема экспрессионных кассет для продукции RBD-SD1-Fc рекомбинантных белков представлена на фиг. 12. The pcDNA3.4 gene constructs, including the nucleotide sequences of the S protein region of the Wuhan and Beta strains, were treated with BamHI and Nhel restriction endonucleases, the reaction products were separated in a 1% agarose gel during electrophoresis, and 1080 bp fragments were isolated. The isolated fragments were cloned at the BamHI and HinDIII sites into pre-prepared pcDNA3.4 gene constructs carrying sequences encoding the F10 signal peptide and the IgG Fc fragment. Thus, the pcDNA3.4 F10-RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 11) and F10-RBD-SD1(Beta)-Fc (SEQ ID NO: 12) gene constructs were obtained, which can then be used to production of RBD-SD1(Wuhan)-Fc or RBD-SD1(Beta)-Fc recombinant proteins. The scheme for obtaining a gene construct with variants of expression cassettes encoding recombinant proteins based on RBD-SDI-Fc is shown in Fig. 7. As a result of the work, gene constructs 83/1 (Fig. 8), 86/12 (Fig. 9), 78/9 (Fig. 10), and 85/1 (Fig. 11) were obtained. These gene constructs included the following expression cassettes: S-RBD-SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 27), F10-RBD- SD1(Wuhan)-Fc (SEQ ID NO: 28), S-RBD-SD1 (Beta)-Fc (SEQ ID NO: 29), F10-RBD-SD1(Beta)-Fc (SEQ ID NO: 30). The expression cassettes encoded the following recombinant proteins (with signal sequences): SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32, SEQ ID NO: 33, SEQ ID NO: 34. A general scheme of expression cassettes for the production of RBD-SD1-Fc recombinant proteins is shown in fig. 12.
Данная модульная конструкция позволяет согласно принципу “LEGO Genetics” легко получать новые варианты рекомбинантных белков - антигенов против SARS-CoV-2 и его мутантных штаммов, а также повышать продуктивность экпрессионной системы и заменять в экспрессионной кассете помимо вышеперечисленных модификаций в общем виде также следующие: This modular design allows, according to the LEGO Genetics principle, to easily obtain new variants of recombinant proteins - antigens against SARS-CoV-2 and its mutant strains, as well as increase the productivity of the expression system and replace in the expression cassette, in addition to the above modifications, in general, also the following:
1) Заменять участок, кодирующий S-белок SARS-CoV-2, включающий RBD и SD1 , на альтернативные, в т.ч. мутантные и/или гомологичные, например против других вирусов с помощью обработки эндонуклеазами BamHI и HinDIII и последующего лигирования. 1) Replace the region encoding the S-protein of SARS-CoV-2, including RBD and SD1, with alternative ones, incl. mutant and/or homologous, for example against other viruses by treatment with BamHI and HinDIII endonucleases and subsequent ligation.
2) Менять сигнальные последовательности для экспрессии рекомбинантного белка на альтернативные, в т.ч. с целью повышения продуктивности системы экспрессии или внесения дополнительных пост-трансляционных модификаций, с помощью обработки исходной экспрессионной кассеты эндонуклеазами Nhel и Hindi II и последующего лигирования. 2) Change the signal sequences for the expression of the recombinant protein to alternative ones, incl. in order to increase the productivity of the expression system or introduce additional post-translational modifications, by treating the initial expression cassette with Nhel and Hindi II endonucleases and subsequent ligation.
3) Менять Fc фрагмент и линкер на альтернативные, например на Fc фрагменты других иммуноглобулинов, в т.ч. для изменения фармакокинетических характеристик получаемого антигена, с помощью обработки эндонуклеазами BamHI и Xhol и последующего лигирования. 3) Change the Fc fragment and the linker to alternative ones, for example, to Fc fragments of other immunoglobulins, incl. to change the pharmacokinetic characteristics of the resulting antigen, by treatment with BamHI and Xhol endonucleases and subsequent ligation.
4) Клонирования и вырезания генетической конструкции сигнальный пептид-RBD- SD1-Fc целиком, в т.ч. для замены промотора с помощью обработки исходной экспрессионной кассеты эндонуклеазами Xhol и Nhel и последующего клонирования в другой вектор. 4) Cloning and excision of the entire signal peptide-RBD-SD1-Fc genetic construct, incl. to replace the promoter by processing the original expression cassette with Xhol and Nhel endonucleases and subsequent cloning into another vector.
При этом, замены в экспрессионной кассете не должны быть менее 85%. At the same time, replacements in the expression cassette should not be less than 85%.
Клеточная культура для наработки рекомбинантных белков RBD-SDI-Fc. Cell culture for production of recombinant proteins RBD-SDI-Fc.
Полученные генные конструкции (83/1 , 86/12, 78/9, 85/1) затем нарабатывали в препаративных количествах и очищали при помощи коммерческого набора Plasmid Midiprep 2.0 (Евроген, кат. № ВС124). Рекомбинантные белки RBD-SDI-Fc были получены на основе клеточной линии CHO-S и разработанных выше генных конструкций. Это коммерческая клеточная линия на основе клеток яичника китайского хомячка СНО, адаптированная к культивированию в плотной суспензии в специальной культуральной среде для повышенной экспрессии белка. Клетки CHO-S культивировали в шейкер-инкубаторе при 5% содержания СО2, 80%- ной влажности и скорости качания 120 об/мин в питательной среде HyClone HyCell TransFx-C transfection media (GE Healthcare, США) с добавлением 8 мМ глутамина (ПанЭко, Россия), до достижения плотности 2*106 кл/мл 1 литр суспензии. Далее полученную суспензию трансфицировали плазмидными векторами 83/1 , 86/12, 78/9, и 85/1 при помощи 1 мг/мл реагента Polyethylenimine (Polyscience, США), согласно инструкции производителя. В клетках СНО в режиме транзиентной экспрессии осуществлен биосинтез рекомбинантных белков RBD-SDI-Fc. Затем в течение 2 недель проводили селекцию трансфицированных клеток на антибиотике гигромицин Б. Данный антибиотик был выбран, поскольку плазмидные векторы содержат ген устойчивости к антибиотику Hygromycin В. Продукция указанного белка составляла от 5 мг/л до 10 мг/л. The resulting gene constructs (83/1, 86/12, 78/9, 85/1) were then generated in preparative amounts and purified using the commercial Plasmid Midiprep 2.0 kit (Evrogen, cat. no. BC124). Recombinant RBD-SDI-Fc proteins were obtained based on the CHO-S cell line and the gene constructs developed above. This is a commercial cell line based on Chinese Hamster Ovary CHO cells, adapted for cultivation in dense suspension in a special culture medium for increased protein expression. CHO-S cells were cultured in a shaker incubator at 5% CO2, 80% humidity, and a shaking speed of 120 rpm in HyClone HyCell TransFx-C transfection media (GE Healthcare, USA) supplemented with 8 mM glutamine (PanEco , Russia), until a density of 2 * 106 cells / ml is reached in 1 liter of suspension. Next, the resulting suspension was transfected with plasmid vectors 83/1 , 86/12, 78/9, and 85/1 using 1 mg/ml Polyethylenimine reagent (Polyscience, USA) according to the manufacturer's instructions. Biosynthesis of recombinant RBD-SDI-Fc proteins was performed in CHO cells in transient expression mode. The transfected cells were then selected for 2 weeks on the antibiotic hygromycin B. This antibiotic was chosen because the plasmid vectors contain the antibiotic resistance gene Hygromycin B. The production of this protein ranged from 5 mg/l to 10 mg/l.
Выделение рекомбинантных белков RBD-SDI-Fc осуществляли из культуральной жидкости, по окончанию культивирования клеток СНО. Клетки осаждали центрифугированием в течение 5 мин при 1000 об/мин, супернатант переносили в чистые пробирки и осаждали центрифугированием в течение 30 мин при 4000 об/мин. Супернатант снова переносили в чистые пробирки, добавляли 1/10 объёма 10-кратного буфера Трис-HCI (20 мМ Трис-HCI, 150 мМ NaCI pH 7,2 1х буфер) и наносили на предварительно уравновешенную 1 мл колонку с носителем HiTrap MabSelect SuRe (Cytiva, США). Выделение белковых препаратов осуществляли на хроматографе Acta Pure (GE Healthcare, США) при скорости потока жидкости 2-4 мл/мин и давлении не более 0,5 Мпа. После нанесения колонку промывали 10 объемами колонки буфера Трис-HCI. Рекомбинантный белок RBD-SD1-Fc элюировали цитратным буфером (20 мМ лимонная кислота-NaOH, 200 мМ NaCI, pH 3,0), детекцию белков осуществляли в режиме реального времени по оптическому поглощению при 280 нм. Фракцию, содержащую искомый продукт, нейтрализовали добавлением 1/10 от объема фракции буфера для нейтрализации (1 М Tris-HCI pH 8,0). Элюат диализовали против двух смен фосфатного буфера (10 mM NaH2PO4, 1.7 тМ К2НРО4, 137 тМ NaCI, KCI 2.7 тМ рН=7.4) стерилизовали фильтрацией и хранили на +4 °C для кратковременного хранения (не более месяца) и -20 °C для долговременного хранения. Isolation of recombinant RBD-SDI-Fc proteins was carried out from the culture liquid at the end of cultivation of CHO cells. The cells were pelleted by centrifugation for 5 min at 1000 rpm, the supernatant was transferred into clean tubes and pelleted by centrifugation for 30 min at 4000 rpm. The supernatant was again transferred to clean tubes, 1/10 volume of 10x Tris-HCI buffer (20 mM Tris-HCI, 150 mM NaCI pH 7.2 1x buffer) was added and applied to a pre-equilibrated 1 ml column with HiTrap MabSelect SuRe ( Cytiva, USA). The isolation of protein preparations was carried out on an Acta Pure chromatograph (GE Healthcare, USA) at a liquid flow rate of 2–4 ml/min and a pressure of no more than 0.5 MPa. After loading, the column was washed with 10 column volumes of Tris-HCI buffer. The recombinant RBD-SD1-Fc protein was eluted with citrate buffer (20 mM citric acid-NaOH, 200 mM NaCI, pH 3.0), and protein detection was performed in real time by optical absorption at 280 nm. The fraction containing the desired product was neutralized by adding 1/10 of the volume fraction of neutralization buffer (1 M Tris-HCI pH 8.0). The eluate was dialyzed against two changes of phosphate buffer (10 mM NaH2PO4, 1.7 mM K2HPO4, 137 mM NaCl, KCl 2.7 mM pH=7.4), sterilized by filtration and stored at +4°C for short-term storage (no more than a month) and -20°C for long-term storage.
Подтверждение подлинности. Authentication.
По результатам электрофореграммы подвижность рекомбинантного белка RBD- SDI-Fc в восстанавливающих условиях (+БМЭ) соответствовала =60 кДа, что обусловлено его гликозилированием (масса аминокислотной последовательности без учета гликозилирования составляет около 64.5 кДа). При невосстанавливающих условиях (-БМЭ) молекулярная масса получаемого белка составила =120-130 кДа, что соответствует димерному состоянию RBD-SDI-Fc. Таким образом, при первичном анализе препарата были подтверждена его ожидаемая молекулярная масса как в мономерном, так и в димерном состоянии. Результаты электрофореграммы представлены на фиг. 13. According to the results of the electropherogram, the mobility of the recombinant RBD-SDI-Fc protein under reducing conditions (+BME) corresponded to =60 kDa, which is due to its glycosylation (the mass of the amino acid sequence without glycosylation is about 64.5 kDa). Under non-reducing conditions (-BME), the molecular weight of the resulting protein was =120-130 kDa, which corresponds to the dimeric state of RBD-SDI-Fc. Thus, during the initial analysis of the drug, its expected molecular weight was confirmed as in both monomeric and dimeric states. The electrophoregram results are shown in Fig. 13.
Подготовка бетулина в качестве адъюванта и буферных растворов. Preparation of betulin as an adjuvant and buffer solutions.
Для приготовления адъюванта использовали раствор бетулина в тетрагидрофуране (TGF) (ООО «Березовый мир», Россия). На первом этапе стерилизующая фильтрация проводилась через нейлоновую мембрану (NRG Pall N66 +) с диаметром пор 0,22 мкм. Для получения однородной дисперсии адъюванта и снижения концентрации TGF 1% раствор бетулина смешивали с 25-кратным объемом стерильного 0,05М раствора Трис буфера (pH 7, 0-9,0). Суспензию обрабатывали ультразвуком (35—40 кГц) в течение 10 мин. The adjuvant was prepared using a solution of betulin in tetrahydrofuran (TGF) (OOO Berezovy Mir, Russia). At the first stage, sterilizing filtration was carried out through a nylon membrane (NRG Pall N66 +) with a pore diameter of 0.22 μm. To obtain a homogeneous dispersion of the adjuvant and reduce the concentration of TGF, a 1% solution of betulin was mixed with a 25-fold volume of a sterile 0.05 M Tris buffer solution (pH 7, 0-9.0). The suspension was treated with ultrasound (35–40 kHz) for 10 min.
Подготовка антигенных композиций на основе рекомбинантного белка RBD- SD1-Fc и бетулина в буферном растворе. Preparation of antigenic compositions based on recombinant protein RBD-SD1-Fc and betulin in buffer solution.
Рекомбинантный белок RBD-SD1-FC и предварительно приготовленный адъювант в 0,05М буферном растворе Трис-HCI с добавлением 0,15М NaCI (pH 7,5) смешивали так, чтобы конечная концентрация антигена составлял 40 мкг/мл или 10 мкг/мл, а адъювант - 400 мкг/мл. Компоненты тщательно перемешали и поместили в шейкер в холодильник на 3 часа. Затем флаконы с RBD-SD1-FC и адъювантом хранили в холодильнике при 2- 8 °C. The recombinant RBD-SD1-FC protein and a pre-prepared adjuvant in 0.05 M Tris-HCI buffer solution with the addition of 0.15 M NaCI (pH 7.5) were mixed so that the final antigen concentration was 40 μg/ml or 10 μg/ml, and adjuvant - 400 mcg/ml. The components were thoroughly mixed and placed in a shaker in the refrigerator for 3 hours. The vials with RBD-SD1-FC and adjuvant were then stored in a refrigerator at 2-8°C.
Изучение иммуногенных свойств (титра антител) разработанных антигенных композиций на основе рекомбинантного белка RBD-SDI-Fc в различные сроки после иммунизации. Study of the immunogenic properties (antibody titer) of the developed antigenic compositions based on the recombinant RBD-SDI-Fc protein at various times after immunization.
В исследовании были использованы самки линии BALB/c (Филиал "Столбовая" ФГБУН НЦБМТ ФМБА России). Количество животных, использованных в исследовании, являлось достаточным для того, чтобы оценить иммуногенность исследуемых объектов, а также позволило подвергнуть результаты исследования статистической обработке. Одновременно количество животных было минимальным с точки зрения этических принципов. Животных содержали в стандартных условиях (табл. 2), в соответствии с Директивой 2010/63/EU Европейского парламента и совета Европейского Союза от 22 сентября 2010 г. по охране животных, используемых в научных целях и в соответствии с санитарно-эпидемиологическими правилами СП 2.2.1.3218-14 “Санитарно- эпидемиологические требования к устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)” (утв. постановлением Главного государственного санитарного врача РФ от 29 августа 2014 г. № 51).
Figure imgf000018_0001
In the study, females of the BALB/c line (Stolbovaya Branch of the Federal State Budgetary Institution of Science and Technology of the National Center for Biomedical and Biotechnological Medicine of the Federal Medical and Biological Agency of Russia) were used. The number of animals used in the study was sufficient to assess the immunogenicity of the studied objects, and also made it possible to subject the results of the study to statistical processing. At the same time, the number of animals was minimal in terms of ethical principles. The animals were kept under standard conditions (Table 2), in accordance with Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of the European Union of September 22, 2010 on the protection of animals used for scientific purposes and in accordance with the sanitary and epidemiological rules SP 2.2 .1.3218-14 “Sanitary and epidemiological requirements for the arrangement, equipment and maintenance of experimental biological clinics (vivariums)” (approved by the Decree of the Chief State Sanitary Doctor of the Russian Federation of August 29, 2014 No. 51).
Figure imgf000018_0001
В табл. 3 приведены препараты на основе рекомбинантных белков RBD-SDI-Fc для иммунизации животных и дизайн исследования. В качестве препарата плацебо использовали физиологический раствор (0,9% NaCI) (Медполимер, Россия).
Figure imgf000019_0001
In table. Figure 3 shows preparations based on recombinant RBD-SDI-Fc proteins for animal immunization and study design. Physiological saline (0.9% NaCl) (Medpolimer, Russia) was used as a placebo preparation.
Figure imgf000019_0001
Мышам линии BALB/c массой 18-20 г препараты вводили внутрибрюшинно по 0,5 мл шприцем вместимостью 1 мл, двукратно, 1-й и 14-й день, согласно дизайну исследования (фиг. 14). Перед каждым заполнением шприца препарат перемешивали 5-6 раз. Контрольной группе мышей той же партии вводили раствор 0,9 % натрия хлорида. BALB/c mice weighing 18-20 g were injected intraperitoneally with 0.5 ml syringes with a capacity of 1 ml, twice, on the 1st and 14th day, according to the design of the study (Fig. 14). Before each filling of the syringe, the drug was stirred 5-6 times. The control group of mice of the same batch was injected with a solution of 0.9% sodium chloride.
Через 28 дней после первой иммунизации у мышей осуществляли забор крови из нижнечелюстной вены. Образцы крови отстаивали при комнатной температуре в течение 2-х часов, центрифугировали 10 мин при 5000 об/мин и отбирали образовавшуюся цельную сыворотку. До момента использования сыворотки хранили при температуре - 20 °C. Полученные из крови мышей сыворотки (индивидуально от каждого животного) контролировали на наличие антител методом иммуноферментного анализа (ИФА) и РМН. 28 days after the first immunization, mice were bled from the mandibular vein. The blood samples were kept at room temperature for 2 hours, centrifuged for 10 min at 5000 rpm, and the resulting whole serum was collected. Serum was stored at -20°C until use. Serum obtained from the blood of mice (individually from each animal) was monitored for the presence of antibodies by enzyme immunoassay (ELISA) and RMN.
Статистический анализ первичных данных проводили в GraphPad Prism v9. Для представления данных использовали следующие статистические показатели: среднее геометрическое, стандартное отклонение, среднее арифметическое, ошибка среднего. Для определения значимости различий между групповыми средними использовали однофакторный дисперсионный анализ ANOVA, затем критерий Тьюки для апостериорных попарных сравнений групп между собой. Групповой уровень значимости принимали равным а = 0,05. Различия считали достоверными при р < а. Statistical analysis of primary data was carried out in GraphPad Prism v9. The following statistical indicators were used to represent the data: geometric mean, standard deviation, arithmetic mean, error of the mean. To determine the significance of differences between group means, one-way ANOVA analysis of variance was used, followed by Tukey's test for a posteriori pairwise comparisons of groups with each other. The group significance level was taken equal to a = 0.05. Differences were considered significant at p < a.
Иммуноферментный анализ. Linked immunosorbent assay.
Наличие специфических иммуноглобулинов класса G (IgG) определяли в образцах сывороток мышей после двукратной иммунизации. В качестве антигена использовали белок (SARS-CoV-2; mutant RBD-Fc Lot:2452-139-066 2.95mg/ml (0.22mkm Filt) Gly/TRIS/HCI pH 7.4), предоставленный для исследования. Сорбцию антигена, разведенного в стерильном DPBS до концентрации 1 ,0 мкг/мл проводили в течение ночи при +4 °C в 96-луночных планшетах Maxisorp (Nunc) (по 100 мкл/лунку). Затем планшеты дважды отмывали раствором 0,1 % TWEEN20 (Serva) в PBS с использованием автоматического промывателя ELx50 (BioTek) по 500 мкл/лунку. После отмывки планшеты инкубировали с блокирующим буфером (PBS-Т, содержащий 5 % сухое молоко, «ТФ Дитол»), в течение 2-х часов при комнатной температуре и повторно отмывали. После чего на планшет вносили серии двукратных разведений сывороток, начиная с разведения 1 :400 для групп животных, получивших вакцинные препараты и с разведения 1 :50 для группы плацебо. Планшеты с мышиными сыворотками инкубировали 1 ч при комнатной температуре, затем три раза отмывали. В качестве вторичных антител использовали меченые пероксидазой хрена Goat anti mouse IgG (H+L) HRP (Abeam) в разведении 1 :7500 по 100 мкл/лунку. После инкубации со вторичными антителами планшеты четыре раза отмывали. В качестве цветного субстрата использовали раствор ТМВ (ООО «Имтек», Россия) по 100 мкл/лунку в течение 10 мин при комнатной температуре, затем реакцию останавливали добавлением 1 N H2SO4 («Вектон», Россия). Оптическую плотность (ОП) при длине волны 450 нм измеряли на мультипланшетном ридере с LVF монохроматорами CLARIOstar (BMG LABTECH). The presence of specific class G immunoglobulins (IgG) was determined in mouse sera samples after double immunization. The protein (SARS-CoV-2; mutant RBD-Fc Lot:2452-139-066 2.95mg/ml (0.22mkm Filt) Gly/TRIS/HCI pH 7.4) provided for the study was used as an antigen. Sorption of the antigen diluted in sterile DPBS to a concentration of 1.0 µg/ml was performed overnight at +4°C in Maxisorp 96-well plates (Nunc) (100 µl/well). The plates were then washed twice with a solution of 0.1% TWEEN20 (Serva) in PBS using an ELx50 automatic washer (BioTek) at 500 µl/well. After washing, the plates were incubated with blocking buffer (PBS-T containing 5% dry milk, TF Ditol) for 2 hours at room temperature and washed again. After that, a series of two-fold dilutions of sera was added to the plate, starting from a dilution of 1:400 for the groups of animals that received vaccine preparations and from a dilution of 1:50 for the placebo group. The plates with mouse sera were incubated for 1 h at room temperature, then washed three times. Horseradish peroxidase labeled Goat anti mouse IgG (H+L) HRP (Abeam) at a dilution of 1:7500, 100 µl/well, was used as secondary antibodies. After incubation with secondary antibodies, the plates were washed four times. A TMB solution (OOO Imtek, Russia) was used as a color substrate at a rate of 100 µl/well for 10 min at room temperature, then the reaction was stopped by adding 1 N H2SO4 (Vekton, Russia). Optical density (OD) at a wavelength of 450 nm was measured on a multiplate reader with LVF monochromators CLARIOstar (BMG LABTECH).
Для четырех вакцинных препаратов после двукратной иммунизации в дозе 5 мкг и 20мкг было проведено определение уровня специфических антител к белку mutant RBD- Fc IgG в сыворотках иммунизированных животных с помощью непрямого варианта ИФА с использованием экспериментальной тест системы. Результаты определения уровня специфических антител представлены на фиг. 15. Статистический анализ был выполнен при помощи однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим попарным сравнением групп при помощи критерия Тьюки. For four vaccine preparations, after double immunization at a dose of 5 μg and 20 μg, the level of specific antibodies to the mutant RBD-Fc IgG protein in the sera of immunized animals was determined using an indirect ELISA using an experimental test system. The results of determining the level of specific antibodies are shown in Fig. 15. Statistical analysis was performed using one-way analysis of variance (ANOVA) followed by pairwise comparison of groups using Tukey's test.
В ходе исследования показано формирование выраженного уровня сывороточных антител, специфических к белку mutant RBD-Fc после двукратной иммунизации обоими вакцинными препаратами в обоих использованных дозах. The study showed the formation of a pronounced level of serum antibodies specific to the mutant RBD-Fc protein after a double immunization with both vaccine preparations in both doses used.
Реакция микронейтрализации. Microneutralization reaction.
Для проведения реакции нейтрализации сыворотки мышей разводили стерильным DPBS в соотношении 1 :4 и прогревали 30 мин при 56 °C. Затем готовили разведения сывороток на среде МЕМ+2 % FBS в объеме 50 мкл, начиная с 1 :10 (в пересчете на цельную сыворотку). К разведениям сывороток добавляли эквивалентный объем вируса SARS-CoV-2 (заражающая доза 25 ТЦИД50) и инкубировали 1 час при 37 °C. Затем разведения переносили на клетки Vero в 96-луночных планшетах. Планшеты инкубировали в течение 4 суток при 37 °C, после чего проверяли на наличие ЦПД. Нейтрализующим титром считали наибольшее разведение сыворотки, при котором наблюдается отсутствие ЦПД. Все исследования с инфекционным коронавирусом проводили в лаборатории иммунологии и профилактики вирусных инфекций ФГБНУ «ИЭМ» (Санитарно-эпидемиологическое заключение Роспотребнадзора по Санкт- Петербургу № 77. ПЧ.01.000. М.000053.08.20 от 05.08.2020 для проведения работ с ПБА II-IV группы патогенности). To carry out the neutralization reaction, the sera of mice were diluted with sterile DPBS in a ratio of 1:4 and heated for 30 min at 56°C. Then dilutions of sera were prepared in MEM + 2% FBS medium in a volume of 50 µl, starting from 1:10 (in terms of whole serum). An equivalent volume of the SARS-CoV-2 virus (infecting dose of 25 TCID50) was added to the dilutions of the sera and incubated for 1 hour at 37°C. The dilutions were then transferred to Vero cells in 96-well plates. The plates were incubated for 4 days at 37°C, after which they were checked for the presence of CPE. The neutralizing titer was considered the highest dilution of serum, at which there is no CPP. All studies with infectious coronavirus was carried out in the laboratory of immunology and prevention of viral infections of the Federal State Budgetary Scientific Institution "IEM" (Sanitary and epidemiological conclusion of Rospotrebnadzor for St. Petersburg No. 77. PCh.01.000. M.000053.08.20 dated 08.05.2020 for work with PBA II-IV pathogenicity groups).
Результаты определения уровня нейтрализующих антител против коронавируса SARS-CoV-2 в сыворотках крови мышей после двукратной иммунизации показали, что вирус-нейтрализующие антитела в количестве, достоверно отличающимся от группы плацебо, формируются только в группе животных, получивших антигенную композицию, содержащую рекомбинантный белок RBD-SDI-Fc штамма Ухань в дозе 20мкг. Уровень вирус-нейтрализующих антител, сформировавшихся в других экспериментальных группах, достоверно не отличался от такового в группы плацебо. Результаты представлены на фиг. 16. Статистический анализ был выполнен при помощи однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим попарным сравнением групп при помощи критерия Тьюки. The results of determining the level of neutralizing antibodies against the SARS-CoV-2 coronavirus in the blood sera of mice after double immunization showed that virus-neutralizing antibodies in an amount significantly different from the placebo group are formed only in the group of animals that received an antigenic composition containing the recombinant protein RBD- SDI-Fc strain Wuhan at a dose of 20mcg. The level of virus-neutralizing antibodies formed in other experimental groups did not differ significantly from that in the placebo group. The results are shown in FIG. 16. Statistical analysis was performed using one-way analysis of variance (ANOVA) followed by pairwise comparison of groups using Tukey's test.
В ходе исследования показано, что двукратная иммунизация приводила к формированию вирус-нейтрализующих антител в количестве достоверно отличающемся от группы плацебо только в группе животных, получивших антигенную композицию, содержащую рекомбинантный белок RBD-SD1-Fc штамма Ухань в дозе 20 мкг. The study showed that double immunization led to the formation of virus-neutralizing antibodies in an amount significantly different from the placebo group only in the group of animals that received an antigenic composition containing the recombinant RBD-SD1-Fc protein of the Wuhan strain at a dose of 20 μg.
Изучение иммуногенных свойств (оценки клеточного иммунного ответа) разработанных антигенных композиций на основе рекомбинантного белка RBD- SDI-Fc в различные сроки после иммунизации. Study of the immunogenic properties (assessment of the cellular immune response) of the developed antigenic compositions based on the recombinant RBD-SDI-Fc protein at various times after immunization.
Для оценки Т-клеточного иммунного ответа, мышам линии C57/black SPF (п=5 на группу) препарат RBD1 вводили внутрибрюшинно по 5 или 20 мкг, двукратно, 1-й и 22-й день. Селезенки были собраны через 28 дней после второй иммунизации. Невакцинированная группа (п=3) служила контролем. Дизайн исследования представлен в табл. 4.
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0002
Гомогенаты селезенки фильтровали (поры 70 мкм), промывали DPBS, содержащим 2,5% FCS (Gibco), лишали красных кровяных телец буфером для лизиса RBC (BioLegend), промывали DPBS (2,5% FCS). Клетки селезенки высевали на 96-луночные планшеты с плоским дном при плотности 2x106 клеток и стимулировали пулом пептида S-белка SARS-CoV-2 (PepTivator® SARS-CoV-2 Prot S) в течение 6 часов в присутствии анти- CD28 (BioLegend) и Брефельдина A (BD Biosciences). Фенотип клеток изучали с с помощью проточной цитометрии и CD8-PE / Су7, CD4-PerCP / Су5.5, CD44-BV510, CD62L-APC / Су7, IFNy-BV780, TNFa-BV421 , IL2-PE (BioLegend). Мертвые клетки обнаруживали с помощью Zombie Red (BioLegend). True Stain, содержащий анти- CD16/CD32 (Bio-Legend), использовали для блокирования неспецифического связывания. Окрашивание клеток проводили с помощью Cytofix/Cytoperm (BD Biosciences) в соответствии с инструкциями.
To assess the T-cell immune response, C57/black SPF mice (n=5 per group) were injected with RBD1 intraperitoneally at 5 or 20 µg, twice, on the 1st and 22nd day. Spleens were collected 28 days after the second immunization. The unvaccinated group (n=3) served as control. The study design is presented in Table. 4.
Figure imgf000021_0001
Figure imgf000021_0002
Spleen homogenates were filtered (pores 70 μm), washed with DPBS containing 2.5% FCS (Gibco), stripped red blood cells with RBC lysis buffer (BioLegend), washed with DPBS (2.5% FCS). Spleen cells were seeded in 96-well flat bottom plates at a density of 2x106 cells and stimulated with SARS-CoV-2 S protein peptide pool (PepTivator® SARS-CoV-2 Prot S) for 6 hours in the presence of anti-CD28 (BioLegend) and Brefeldin A (BD Biosciences). The cell phenotype was studied using flow cytometry and CD8-PE/Cy7, CD4-PerCP/Cy5.5, CD44-BV510, CD62L-APC/Cy7, IFNy-BV780, TNFa-BV421, IL2-PE (BioLegend). Dead cells were detected using Zombie Red (BioLegend). True Stain containing anti-CD16/CD32 (Bio-Legend) was used to block non-specific binding. Cells were stained with Cytofix/Cytoperm (BD Biosciences) according to instructions.
Определяли относительное соотношение CD8 + и CD4+ Т-лимфоцитов с фенотипом эффекторных клеток памяти (CD44+ CD62L-). Значительное увеличение S-белок специфических CD4+ и CD8+ Теги клеток было измерено после двух иммунизаций по 20 мкг, тогда как иммунизация в количестве 5 мкг антигена привела к статистически значимому увеличению только CD4+ Tern (р <0,05). Наблюдалась тенденция к дозозависимому росту клеток, продуцирующих ТМ-цитокин (IFNy, IL-2, TNFa), среди обеих популяций Tern. Эффект достиг значимости для Tern, продуцирующего IL-2 (IFNy- IL-2 + TNFa-), и для многофункциональных CD8+ Т-клеток (IFNy + IL-2 + TNFa +) в обеих группах дозирования. В группе с высокими дозами рост IL-2, продуцируемого CD8+ Tern, также был значительным (фиг. 17). The relative ratio of CD8 + and CD4+ T-lymphocytes with the phenotype of effector memory cells (CD44+ CD62L-) was determined. A significant increase in S-protein specific CD4+ and CD8+ tag cells was measured after two immunizations of 20 µg, while immunization with 5 µg of antigen resulted in a statistically significant increase in CD4+ Tern only (p<0.05). There was a trend towards dose-dependent growth of cells producing TM-cytokine (IFNy, IL-2, TNFa) among both Tern populations. The effect reached significance for Tern producing IL-2 (IFNy-IL-2 + TNFa-) and for multifunctional CD8+ T cells (IFNy + IL-2 + TNFa+) in both dosing groups. In the high dose group, the increase in IL-2 produced by CD8+ Tern was also significant (FIG. 17).

Claims

Формула изобретения Claim
1. Антиген для индукции иммунитета против вируса SARS-CoV-2, представляющий собой рекомбинантный белок, включающий участок S-белка вируса SARS-CoV-2, состоящий из аминокислотных остатков 302-638 доменов RBD и SD1 , слитый с Fc фрагментом IgG посредством полиглицин-серинового линкера. 1. An antigen for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus, which is a recombinant protein that includes a region of the S-protein of the SARS-CoV-2 virus, consisting of amino acid residues 302-638 of the RBD and SD1 domains, fused to the Fc fragment of IgG through polyglycine -serine linker.
2. Антиген по п.1 , в котором полиглицин-сериновый линкер имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 19. 2. The antigen of claim 1, wherein the polyglycine-serine linker has the sequence shown in SEQ ID NO: 19.
3. Антиген по п.1 , имеющий последовательность, представленную SEQ ID NO: 3.3. Antigen according to claim 1, having the sequence represented by SEQ ID NO: 3.
4. Антиген п.1 , имеющий последовательность, представленную SEQ ID NO: 8. 4. The antigen of claim 1 having the sequence shown in SEQ ID NO: 8.
5. Антигенная композиция для индукции иммунитета против вируса SARS-CoV-2, содержащая антиген по любому из пунктов 1-4, буферный раствор и адъювант, где в качестве адъюванта используется корпускулярный адъювант на основе тритерпеноидов из бересты бетулин. 5. An antigenic composition for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus, containing an antigen according to any of paragraphs 1-4, a buffer solution and an adjuvant, where a corpuscular adjuvant based on triterpenoids from betulin birch bark is used as an adjuvant.
6. Применение антигенной композиции по п.5 для индукции иммунного ответа против вируса SARS-CoV-2. 6. Use of an antigenic composition according to claim 5 to induce an immune response against the SARS-CoV-2 virus.
7. Применение по п.6, в котором антигенную композицию вводят внутримышечно.7. Use according to claim 6, wherein the antigenic composition is administered intramuscularly.
8. Применение по п.6, в котором индукцией иммунитета является индукция антительного и клеточного иммунитета. 8. Use according to claim 6, wherein the induction of immunity is the induction of antibody and cellular immunity.
9. Генная конструкция для экспрессии рекомбинантного белка, включающего участок S-белка вируса SARS-CoV-2, состоящего из аминокислотных остатков 302-638 доменов RBD и SD1 , слитого с Fc фрагментом IgG посредством полиглицин-серинового линкера, включающая экспрессионную кассету, состоящую из участков, кодирующих: 9. A gene construct for the expression of a recombinant protein comprising a portion of the S protein of the SARS-CoV-2 virus, consisting of amino acid residues 302-638 of the RBD and SD1 domains, fused to an IgG Fc fragment via a polyglycine-serine linker, including an expression cassette consisting of sections encoding:
- сигнальный пептид S-белка SARS-CoV-2 или сигнальный пептид антитела F10 анти-TNF иммуноглобулина, - SARS-CoV-2 S-protein signal peptide or immunoglobulin anti-TNF antibody F10 signal peptide,
- участок с 302 по 638 аминокислотных остатков S-белка RBD-SD1 вируса SARS-CoV-2,- a section from 302 to 638 amino acid residues of the S-protein RBD-SD1 of the SARS-CoV-2 virus,
- полиглицин-сериновый линкер, - polyglycine-serine linker,
- Fc фрагмент IgG. - Fc fragment of IgG.
10. Генная конструкция по п.9, в которой кодирующая последовательность сигнального пептида S-белка SARS-CoV-2 представлена SEQ ID NO: 4. 10. The gene construct according to claim 9, wherein the SARS-CoV-2 S protein signal peptide coding sequence is shown in SEQ ID NO: 4.
11. Генная конструкция по п.9, в которой кодирующая последовательность сигнального пептида антитела F10 анти-TNF иммуноглобулина представлена SEQ ID NO: 10. 11. The gene construct of claim 9, wherein the coding sequence for the signal peptide of the anti-TNF immunoglobulin antibody F10 is shown in SEQ ID NO: 10.
12. Генная конструкция по п.9, в которой кодирующая последовательность участка S- белка вируса SARS-CoV-2 имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 5. 12. The gene construct according to claim 9, wherein the coding sequence of the SARS-CoV-2 S protein region has the sequence shown in SEQ ID NO: 5.
13. Генная конструкция по п.9, в которой кодирующая последовательность участка S- белка вируса SARS-CoV-2 имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 9. 13. The gene construct according to claim 9, wherein the coding sequence of the SARS-CoV-2 S protein region has the sequence shown in SEQ ID NO: 9.
14. Генная конструкция по п.9, в которой полиглицин-сериновый линкер имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 19. 14. Gene construct according to claim 9, in which the polyglycine-serine linker has the sequence shown by SEQ ID NO: 19.
15. Генная конструкция по п.9, в которой кодирующая последовательность Fc фрагмента IgG представлена SEQ ID NO: 6. 15. The gene construct according to claim 9, wherein the Fc coding sequence of the IgG fragment is represented by SEQ ID NO: 6.
16. Генная конструкция по п.9, содержащая экспрессионную кассету, представленную последовательностью SEQ ID NO: 27. 16. A gene construct according to claim 9, containing an expression cassette represented by the sequence SEQ ID NO: 27.
17. Генная конструкция по п.9, содержащая экспрессионную кассету, представленную последовательностью SEQ ID NO: 29. 17. A gene construct according to claim 9, containing an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 29.
18. Генная конструкция по п.9, содержащая экспрессионную кассету, представленную последовательностью SEQ ID NO: 28. 18. A gene construct according to claim 9, containing an expression cassette represented by the sequence of SEQ ID NO: 28.
19. Генная конструкция по п.9, содержащая экспрессионную кассету, представленную последовательностью SEQ ID NO: 30. 19. A gene construct according to claim 9, containing an expression cassette represented by the sequence SEQ ID NO: 30.
20. Способ получения рекомбинантного белка - антигена для индукции иммунитета против вируса SARS-CoV-2 по любому из п.п.1-4, включающий: 20. A method for producing a recombinant protein - antigen for inducing immunity against the SARS-CoV-2 virus according to any one of paragraphs 1-4, including:
- трансфекцию клеток яичника китайского хомячка CHO-S генной конструкцией по любому из пунктов 9-19; - transfection of Chinese hamster ovary cells CHO-S gene construct according to any one of paragraphs 9-19;
- культивирование трансфицированных клеток яичника китайского хомячка CHO-S;- cultivation of transfected Chinese hamster ovary cells CHO-S;
- отбор культуральной среды; - selection of culture medium;
- хроматографическую очистку полученного рекомбинантного белка; - chromatographic purification of the resulting recombinant protein;
- подтверждение подлинности полученного рекомбинантного белка. - confirmation of the authenticity of the obtained recombinant protein.
21. Способ получения по п.20, в котором рекомбинантный белок имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 3. 21. The method of production according to claim 20, in which the recombinant protein has the sequence represented by SEQ ID NO: 3.
22. Способ получения по п.20, в котором рекомбинантный белок имеет последовательность, представленную SEQ ID NO: 8. 22. The production method according to claim 20, wherein the recombinant protein has the sequence represented by SEQ ID NO: 8.
PCT/RU2022/000408 2021-12-30 2022-12-30 Antigens for inducing immunity against the sars-cov-2 virus and gene constructs for the expression thereof WO2023128813A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021139955 2021-12-30
RU2021139955A RU2802825C2 (en) 2021-12-30 Gene construct for the expression of recombinant proteins based on the segment of the sars-cov-2 s-protein, including rbd and sd1, fused with the fc fragment of igg, a method of obtaining recombinant proteins, antigens and antigenic compositions for the induction of long-term antibody and cellular immunity against sars-co-2

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023128813A1 true WO2023128813A1 (en) 2023-07-06

Family

ID=87000016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000408 WO2023128813A1 (en) 2021-12-30 2022-12-30 Antigens for inducing immunity against the sars-cov-2 virus and gene constructs for the expression thereof

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023128813A1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723008C9 (en) * 2020-05-19 2021-02-09 федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for producing chinese hamster ovary cell strain, producer of sars-cov-2 virus recombinant rbd protein, chinese hamster ovary cell strain, producer of recombinant rbd protein of sars-cov-2 virus, method of producing recombinant rbd protein of sars-cov-2 virus, a test system for enzyme-linked immunosorbent assay of human blood serum or plasma and its use
RU2749193C1 (en) * 2020-12-29 2021-06-07 Общество с ограниченной ответственностью "Бетувакс" Method for preparation of betulin for use as adjuvant in vaccine against sars-cov-2 coronavirus

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723008C9 (en) * 2020-05-19 2021-02-09 федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи» Министерства здравоохранения Российской Федерации Method for producing chinese hamster ovary cell strain, producer of sars-cov-2 virus recombinant rbd protein, chinese hamster ovary cell strain, producer of recombinant rbd protein of sars-cov-2 virus, method of producing recombinant rbd protein of sars-cov-2 virus, a test system for enzyme-linked immunosorbent assay of human blood serum or plasma and its use
RU2749193C1 (en) * 2020-12-29 2021-06-07 Общество с ограниченной ответственностью "Бетувакс" Method for preparation of betulin for use as adjuvant in vaccine against sars-cov-2 coronavirus

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIU HAITAO, ZHOU CHENLIANG, AN JIAO, SONG YUJIAO, YU PIN, LI JIADAI, GU CHENJIAN, HU DONGDONG, JIANG YUANXIANG, ZHANG LINGLI, HUAN: "Development of recombinant COVID-19 vaccine based on CHO-produced, prefusion spike trimer and alum/CpG adjuvants", VACCINE, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 39, no. 48, 1 November 2021 (2021-11-01), AMSTERDAM, NL , pages 7001 - 7011, XP093078129, ISSN: 0264-410X, DOI: 10.1016/j.vaccine.2021.10.066 *
LIU ZEZHONG, ET AL: "RBD-Fc-based COVID-19 vaccine candidate induces highly potent SARS-CoV-2 neutralizing antibody response", SIGNAL TRANSDUCTION AND TARGETED THERAPY, vol. 5, no. 1, 1 December 2020 (2020-12-01), pages 1 - 10, XP055950023, DOI: 10.1038/s41392-020-00402-5 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113164586B (en) Immune composition and preparation method and application thereof
JP6535133B2 (en) Novel baculovirus vector and method of use
CA2931853C (en) Human herpesvirus trimeric glycoprotein b, protein complexes comprising trimeric gb and their use as vaccines
JP5502757B2 (en) Chimeric HIV fusion protein as a vaccine
US8981057B2 (en) B-cell stimulating fusion proteins of an antigen with BAFF or APRIL
TWI621627B (en) Vaccine compositions against porcine reproductive and respiratory syndrome and porcine circovirus associated diseases
US7847085B2 (en) Recombinant HIV-1 gp120 immunogen with three different V3 loops from viruses of different clades
JP6407714B2 (en) Truncated HIV envelope protein (ENV), methods and compositions related thereto
JP2023540486A (en) Immunogenic coronavirus fusion proteins and related methods
EP4313138A1 (en) Sars-cov-2 subunit vaccine
US8956620B2 (en) Anti-HIV vaccine constructed based on amino acid mutations in attenuated live EIAV vaccine
JPH05505616A (en) Purified gp120 composition retaining native conformation
WO2023128813A1 (en) Antigens for inducing immunity against the sars-cov-2 virus and gene constructs for the expression thereof
US8206950B2 (en) Fusion antigen used as vaccine and method of making them
Zhang et al. Elicitation of both anti HIV-1 Env humoral and cellular immunities by replicating vaccinia prime Sendai virus boost regimen and boosting by CD40Lm
CN105085671B (en) Monoclonal immunoglobulin G antibodies against enterovirus 3D proteins and immunogenic compositions thereof
CN107224578B (en) HIV vaccine and preparation method thereof
US20110091491A1 (en) Hiv-1 gp41 neutralization domain and use thereof
WO2023239265A1 (en) Hybrid gene for producing recombinant rbd antigen
CN113801206A (en) Method for inducing anti-neocoronavirus neutralizing antibody by using receptor recognition domain
RU2709328C1 (en) Antigen for recombinant vaccine against rubella virus
Saraswati et al. Development of a Tuberculosis Vaccine Seed: Construction of Resuscitation-Promoting Factor B DNA Vaccine and its Expression in Vitro and in Vivo
Rouhollah et al. Immunological Evaluation of HIV-1 P24-Nef Harboring IFN-γas as an Adjuvant in BALB/c Mice
최훈철 Development of recombinant vaccine against Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome Virus (SFTSV)
WO2022192262A1 (en) Hiv-1 envelope glycopeptide nanoparticles and their uses

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22916883

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1