Immunogenesis in Lassa fever and prospects for vaccine development

Full Text

Лихорадка Ласса (ЛЛ) — особо опасный зооноз, протекающий у людей с геморрагическим синдромом, полиорганной недостаточностью, гиповолемическим шоком, заканчивающийся у 50% госпитализированных смертью. Возбудитель ЛЛ — вирус Ласса (ВЛ), относящийся к микроорганизмам I группы патогенности.

Этиологический агент эндемичен в государствах Западной Африки: Сьерра-Леоне, Гвинее, Нигерии, Либерии, Кот-д’Ивуаре, Того, Бенине и Гане с населением в группе риска до 200 млн человек [1]. Считают, что ежегодно ВЛ заражаются от 3 до 5 млн человек, из которых приблизительно у 100 000–300 000 развиваются клинически выраженные формы инфекции [2, 3], умирают 5–67 тыс. человек [4–6] при общей летальности 0,9%, а среди госпитализированных — 18%. Во вспышке 2015 г. в Нигерии при выраженных случаях летальность достигала 50% [2]; в 2019–2020 гг. летальность снизилась до 22,7% среди госпитализированных [7]. Инфекция контагиозна [2]. У 8,8% больных развивается делирий [8]. Распространённость антител к возбудителю в Сьерра-Леоне составляет 8–52% населения, в Гвинее — 4–55%, в Нигерии — 21% [9]. Эффективных против ЛЛ этиотропных препаратов до настоящего времени не разработано [10]. Плазма реконвалесцентов в качестве препарата для терапии при ЛЛ неэффективна [11].

Описаны 33 случая заноса возбудителя с больными людьми в Европу, Северную Америку и Азию, иногда заканчивавшихся гибелью пациентов и заражениями медицинского персонала [12, 13]; проникновения ВЛ в Россию не выявлено, однако потоки мигрантов, туристов, студентов и др. могут привести к заносу инфекции в нашу страну. В 2017 г. ВОЗ включила ВЛ в перечень приоритетных патогенов для разработки вакцин¹, а с 2018 г. объявила чрезвычайную ситуацию в области общественного здравоохранения по вызываемой им инфекции [1, 14]. Эти факты определяют актуальность разработки вакцин против ЛЛ.

Цель настоящего обзора — анализ данных литературы по систематике ВЛ, его структуре, генетическим особенностям, штаммовом разнообразии, данных о патогенезе на клеточном уровне и иммуногенезе инфекции, направлениях разработки кандидатных вакцин против ЛЛ.

Разработка современных защитных иммунобиологических препаратов против конкретных возбудителей основывается на сведениях об их генетических особенностях, штаммовом разнообразии с присущей вариабельностью генома и антигенной структуры, данных о патогенезе на клеточном уровне и иммуногенезе инфекции.

ВЛ является членом семейства Arenaviridae, род Mammarenavirus, категорированный как аренавирус Старого Света [1, 15]. Эта группа включает вирусы лимфоцитарного хореоменингита (ЛХМ), Мобала, Мопейя и др. [16]. Возбудитель был первоначально выделен в 1969 г. в Нигерии (штамм LP линии I штаммов возбудителя) [1], а позже — во многих странах Западной Африки.

Геном и функции белков

Геном ВЛ (рис. 1) состоит из двухсегментированной (–) РНК. Большой сегмент (L) имеет размер приблизительно 7,2 килобазы и кодирует для вирусной РНК дополнительную РНК-полимеразу (RdRp), РНК-зависимую РНК-полимеразу (L) и многофункциональный матричный цинксвязывающий белок Z. Малый сегмент генома (S) размером приблизительно 3,4 килобазы кодирует вирусный нуклеопротеин (NP) и гликопротеиновый комплекс (GPC) [3, 18]. Полимераза L содержит 4 предполагаемых домена. Домен 1 функционирует как эндонуклеаза, остальные области не идентифицированы в плане энзиматической или регулирующей активности. Матричный белок Z содержит три домена: N, RING и С. Домен N связывается с клеточной плазматической мембраной. Домен RING, хелатно связывающий ионы Zn²⁺, важен для белок-белкового взаимодействия с LP и NP. Область C-терминального домена содержит консервативные области, необходимые для взаимодействия с хозяйским эндосомальным комплексом сортировки, требуемым для транспортной системы, — специфическим белком Tsg-101 [19]. Вирионный GPC является тримером, состоящим из гетеродимеров, каждый из которых содержит гликопротеиды (GP) GP1 и GP2. Клеточная протеаза SKI-1-S1P осуществляет посттрансляционное расщепление GPC вируса. Стабильный сигнальный пептид помогает локализовать белковый комплекс на мембране. Белок GP2 является белком слияния типа 1 [15]. После слияния все 3 белка остаются связанными как GPC. Структура эктодомена GP ВЛ, состоящая из фрагментов GP1 и GP2, важна для связывания с клеточным рецептором. Основной клеточный рецептор для ВЛ — производное ксилозоглюкароновой кислоты — α-дистрогликановый гликопротеин поверхности клеток, взаимодействующий с внеклеточной структурой, связывающий GPC вируса с этой молекулой. Белок GP, определяющий инфекциозность ВЛ, тропизм и диапазон его хозяев, является основной мишенью для разрабатываемых вакцин. Помимо GP иммуногенной активностью обладают белки NP и Z [18].

Рис. 1. Структура вириона ВЛ и его генома [17]. Оболочка вириона состоит из гликопротеинов GP1 и GP2, липопротеина и матричного белка (Z). Геном состоит из большого (L) и малого (S) сегментов.

Fig. 1. Virion structure of the Lassa virus and its genome [17]. The virion shell consists of GP1 and GP2 glycoproteins, lipoprotein and matrix protein (Z). The genome consists of large (L) and small (S) segments.

Штаммы и изоляты

Штаммы и полевые изоляты ВЛ, известные к настоящему времени (общим количеством около 80), сгруппированы в 4 линии как генетические разновидности, рассматривается вопрос о наличии ещё 2 линий [3, 19, 20]. При этом не выявлено связи генетического разнообразия ВЛ и различий в клинических проявлениях болезни [1, 2]. Прототипным штаммом считают штамм Josiah (линия IV) из Сьерра-Леоне, который используют в большинстве исследований, в том числе при создании кандидатных вакцин и испытании противовирусных препаратов. Штаммы линий I–III были выделены только в Нигерии [21], тогда как штаммы линии IV — в нескольких западноафриканских странах [20]. Показано большое разнообразие геномов штаммов всех линий возбудителя с максимум расхождения 27% по нуклеотиду и 15% по аминокислотам [19, 22]. Сравнение структуры белков GPC и NP штаммов различных линий, обычно используемых при разработке вакцин, выявило расхождение их аминокислотного состава: по GP — от 5,1 до 8,4%, по NP — от 6,3 до 10,7% [18]. Сравнение полноразмерных генных последовательностей 4 штаммов ВЛ, представляющих все линии, показало, что ген NP является более вариабельным (до 23,8% различий по нуклеотидам и 12,1% различий по аминокислотам), чем гены GP [19].

Сведения о гетерогенности штаммов ВЛ и их географическом распространении существенны при конструировании современных вакцин и оценке их эффективности, что определено рекомендациями ВОЗ [14].

Патогенез и иммуногенез

ВЛ проявляет широкий тканевой тропизм, поражая печень, селезёнку, надпочечники и другие органы. Как и все возбудители вирусных геморрагических лихорадок I группы патогенности, он генерализованно подавляет систему иммунитета. На первых этапах патогенеза ВЛ атакует антигенпрезентирующие клетки (АПК) миелоидного происхождения — дендритные и макрофаги. Эти типы клеток поддерживают высокий уровень репликации ВЛ. Инфекция противодействует активации и созреванию АПК, что приводит к нарушению обработки и презентации антигена [23, 24]. Несмотря на то что инфицированные АПК мигрируют в дренирующие лимфатические узлы, их созревание остаётся затруднённым на протяжении всего течения заболевания, вызывая нарушение регуляции адаптивного иммунного ответа и снижение клиренса вируса [23]. Более полное нарушение функции АПК при ЛЛ может коррелировать с отсутствием адаптивных иммунных реакций, приводящих к смерти. Презентация антигенов ВЛ незрелыми дендритными клетками может привести к иммунной толерантности и, в конечном счёте, к иммуносупрессии, что является определяющей особенностью патогенеза ЛЛ [22]. Ранние Т-клеточные реакции, степень выраженности которых определяет выживаемость при ЛЛ, — это истощение Т-клеток во вторичных лимфоидных тканях, транзиторная лимфопения и снижение пролиферации Т-клеток [25]. Иммунопатология приводит в целом к нарушению эндотелиального барьера, агрегации тромбоцитов и аномальной коагуляции [26].

При выборе путей разработки вакцин может быть успешным воспроизведение принципов создания удачных препаратов в отношении инфекций, при которых клеточный патогенез и иммуногенез схожи с таковыми у интересующего заболевания. Для африканского континента в настоящее время наиболее значимыми инфекциями являются особо опасные геморрагические лихорадки Эбола и Ласса, клеточный патогенез и иммуногенез которых в достаточной степени близки [26]. Заражение этими возбудителями вызывает выработку высоких уровней воспалительных цитокинов, характеризующуюся как «цитокиновый шторм», который, вероятно, способствует коагулопатии, отёку и полиорганной недостаточности. Оба вируса первоначально заражают миелоидные клетки, включая дендритные клетки и макрофаги, и кодируют предотвращение передачи сигналов через путь RIG-I-подобного рецептора (RLR), митохондриального противовирусного сигнального белка (MAVS) и, следовательно, продукцию интерферона (IFN) I типа. После проникновения этих возбудителей в клетку и выхода РНК из нуклеопротеида инфицированная клетка распознает вирусную двухцепочечную РНК (dsRNA) I-митохондриальным противовирусным сигнальным белком (RIG-I-MAVS) или белком 5 (MDA5)–MAVS, что приводит к активации киназ — IkB-киназы-ɛ (ikkɛ) и связывающей TANK-киназы 1 (TBK1), а также факторов транскрипции ядерного фактора κB (NF-κB), IFN, регуляторного фактора 3 (IRF3) и/или IRF7. Активация этих факторов транскрипции стимулирует экспрессию IFN типа I, который после секреции из инфицированной клетки связывается с рецептором IFN типа I (IFNAR1–IFNAR2) и активирует преобразователь сигналов киназы Януса — активатор сигнального каскада транскрипции (JAK–STAT). Активированные JAK-киназой факторы транскрипции STAT связываются с рецепторами соответствующих генов, стимулированных IFN (ISREs), для усиления экспрессии сотен генов, стимулированных IFN (ISGs), включая протеинкиназу R (PKR) и тетерин. Стратегии противодействия этим иммунным сигнальным путям, используемые при репродукции вирусами Эбола (EBOV) и Ласса (LASV), схематически отображены на рис. 2:

1) связывание с клеточными рецепторами TAM (TYRO3/AXL/MER) для проникновения вируса регулирует экспрессию супрессора сигнальных белков цитокинов (SOCS), которые ингибируют сигнализацию JAK–STAT;

2) вирусные белки подавляют активацию RIG-I-подобного рецептора (RLR), предотвращая распознавание вирусной dsRNA, которое опосредовано вирусным белком 35 (VP35) вируса Эбола или цинксвязывающим матричным белком (Z) ВЛ;

3) VP35 вируса Эбола ингибирует активацию ikkɛ и TBK1 и подавляет транскрипционную активность IRF3 и IRF7;

4) VP24 вируса Эбола связывает кариоферин 5 (KPN 5) и предотвращает ядерную локализацию STAT1;

5) тетерин ISG предотвращает размножение обоих вирусов, но эта активность подавляется только действием GP вируса Эбола;

6) ISG PKR противодействует VP35 вируса Эбола (TYK2 — тирозинкиназа 2) [25].

Рис. 2. Иммунная активация клеток-мишеней и противодействие ей вирусами Эбола и Ласса при репродукции [25].

Fig. 2. Immune activation of target cells and its counteraction by Ebola and Lassa viruses during reproduction [25].

Стратегии уклонения от иммунного надзора, описанные в пунктах 3)–6), реализуются только вирусом Эбола и, по нашему мнению, являются одними из определяющих его гораздо бóльшую, чем у ВЛ, патогенность. Понимание вклада специфических иммунных реакций в защитные или патогенные реакции поможет в разработке терапевтических средств и вакцин. Представляется, что воспроизведение принципов создания наиболее удачных вакцин против лихорадки Эбола может быть успешным при разработке вакцин против ЛЛ в силу сходства их клеточного патогенеза и иммуногенеза.

Исследования профилей транскрипции генов ВЛ у заражённых обезьян и в клетках человека обеспечили понимание природы иммуногенеза и могут, в конечном счёте, способствовать появлению биомаркеров для разработки вакцин, а также прогнозированию серьёзности течения болезни и её исхода у больных. Количественный анализ в ОТ-ПЦР мРНК макрофагальных клеток макаков циномолгусов, заражённых штаммом AV (линия IV [20]) ВЛ, обнаружил раннюю активацию интерфероновых генов типа 1 у выживших обезьян по сравнению с обнаружением этих транскриптов лишь на поздней стадии заболевания у погибших животных [27]. В совокупности со сведениями о развитии сильной активации Т-лимфоцитов и моноцитов у выживших обезьян эти данные, по нашему мнению, позволяют предположить, что такая ранняя активация иммунных реакций приводит к прерыванию инфекционного процесса.

В исследованиях, использующих анализ макрофагов макаков циномолгусов, заражённых штаммом Josiah ВЛ, выявлена ранняя индукция чувствительных к IFN Toll-подобных сигнальных рецепторов и отсутствие реакции генов противовоспалительных цитокинов [27]. В заражённых вирулентным штаммом Josiah ВЛ макрофагах были экспрессированы стимулированные IFN гены, регулирующие апоптоз, а также регулирующие транскрипционный фактор NF-κB, играющий ключевую роль в воспалительных и иммунных реакциях, что не отмечено в клетках, инфицированных апатогенным реассортантом вирусов Ласса и Мопейя ML29 [28]. Данный факт может быть использован для прогнозирования результата исхода ЛЛ у больных по этим выявленным биомаркерам, а также для оценки апатогенности препаратов при разработке вакцин.

У людей, заражённых ВЛ, отмечены снижение созревания дендритных клеток и снижение реакции Т-лимфоцитов in vitro [23, 29]. Несмотря на это нарушение презентации антигенов ВЛ клетками CD4⁺ и CD8⁺, реакции Т-лимфоцитов, обнаруженные на ранней стадии инфекции у людей, могут прогнозировать благоприятный исход заболевания. Показано, что у переболевших ЛЛ людей в эндемичных регионах были Ласса-специфичные CD4⁺-Т-лимфоциты памяти, специфичные к эпитопам нуклеопротеина и GPC, которые сохранялись в течение многих лет после ЛЛ [15, 29], что указывает, вероятно, на более важную роль в защите от данной инфекции клеточного иммунитета, чем гуморального. Выжившие после ЛЛ люди в Гвинее имели сильные реакции CD4⁺-Т-клеток памяти к консервативным эпитопам NP и GP2 штамма Josiah и нигерийских штаммов. У реконвалесцентов выделяли высокоактивные вируснейтрализующие антитела, которые защищали животных от гибели [1, 30].

Исследования передачи защитной эффективности Ласса-специфичных Т-лимфоцитов были выполнены с использованием клеток мышей с врождённой устойчивостью к вирусу ЛХМ, иммунизированных GPC ВЛ. У мышей-реципиентов Т-лимфоцитов была слабая защита от инфекции [31], видимо, из-за интерференции на стадии иммунизации врождённо-специфичных к нуклеопротеину вируса ЛХМ цитотоксических Т-лимфоцитов с GPC близкородственного ВЛ. Это исследование как модельная оценка существенно для прогнозирования снижения защитной эффективности вакцин против ЛЛ в отношении людей, ранее перенёсших заражение близкородственным аренавирусом ЛХМ, распространённым в Африке. В защите от инфекции предполагаемая роль Т-лимфоцитов существенна, т.к. некоторые испытуемые кандидатные вакцины, индуцируя только гуморальный иммунный ответ, защищали от смертельного исхода лишь малую долю инфицированных обезьян, в то время как другие препараты, индуцирующие и клеточный, и гуморальный ответы, защищали всех инфицированных животных [4]. В реакции иммунофлюоресценции показано, что в динамике у обезьян уровень антител постепенно уменьшался, но после повторной инфекции вновь повышался [32].

У людей, инфицированных ВЛ, продуцируются в низких титрах специфичные к GP и NP возбудителя иммуноглобулины M и G. Выработка антител не коррелирует с исходом заболевания. Нейтрализующие антитела в низких концентрациях обнаруживаются через несколько месяцев после выздоровления, но в динамике реконвалесценции концентрация нейтрализующих антител возрастает, возможно, из-за сохраняющегося вируса, продолжающего стимулировать В-клетки, реакция которых снижена во время острой фазы инфекции [22]. Исследование нейтрализующих моноклональных антител, полученных от переболевших ЛЛ людей, показало, что они связываются с эпитопами GPC, но не с эпитопами GP1 или GP2². Структура эктодомена GPC, связывающегося с человеческими моноклональными антителами, определена. Механизм нейтрализации основан на способности этих антител предотвращать требуемые для GPC конформационные изменения рецептора при слиянии вируса с мембранами [33]. Введение сывороток от переболевших ЛЛ людей или животных обеспечивало защиту нечеловекообразных обезьян от летальных доз ВЛ. Исследование на морских свинках эффективности такой пассивной передачи показало, что защита от гибели была тесно связана с высоким уровнем только вируснейтрализующих, но не других антител, выявляемых в иммуноферментном анализе [34, 35].

Смесь человеческих моноклональных высокоаффинных антител к GPC штаммов линий II, III и IV ВЛ обеспечивала защиту от гибели аутбредных морских свинок в случае применения непосредственно после инфицирования [35]. В то же время, если вируснейтрализующие антитела обеспечивали защиту от смертельного исхода морских свинок мышей и обезьян, то попытки лечения людей введением иммунной плазмы были безуспешны [11]. Клиренс ВЛ в крови инфицированных животных или больных людей не коррелировал с уровнем антител, выявляемых в иммуноферментном анализе [33, 35, 36].

Представленные данные показывают, что при репродукции в клетках-мишенях ВЛ реализуются несколько механизмов противодействия клеточному иммуногенезу — подавление экспрессии супрессора сигнальных белков, цитокинов и рецептора RLR, распознающего вирусную двухсегментированную РНК. При формировании защитного иммунитета у животных и человека главенствующее значение имеет его клеточная составляющая, реализуемая Т-лимфоцитами, гуморальная компонента играет меньшую роль в естественно приобретённом иммунитете. Роль антител разных классов в защите от ЛЛ неодинакова. Значимость иммуноглобулинов при данной инфекции, в том числе для лечения людей, до настоящего времени окончательно не определена [11, 15]. Возможно предположить, что вакцины, способные индуцировать высокую активность Т-лимфоцитов и выработку вируснейтрализующих антител, обеспечат защиту от данной инфекции. Выработка специфических Т-лимфоцитов и вируснейтрализующих антител может иметь важное маркерное значение при разработке вакцин.

Разработка вакцинных препаратов

Необходимость разработки вакцин против ЛЛ определяется, в частности, отсутствием эффективных этиотропных химиопрепаратов. В опытах на животных при ЛЛ выявлено противовирусное действие химиопрепарата рибавирин, который, однако, при использовании внутривенно в высоких дозах при лечении людей оказался малоэффективным и вызывал значительные побочные эффекты [2, 15, 37]. Нуклеозидный аналог фавипиравир (T-705) при лечении обезьян был эффективнее рибавирина (снизившего лишь уровень вирусемии), защитив 100% животных от летальной дозы ВЛ [10]. В опытах на грызунах другие нуклеозидные аналоги (Stampidine, Zidampidine) и ингибитор размножения аренавирусов ST-193 имели низкие уровни защитной эффективности [38].

Считается, что однократное заражение ВЛ вызывает пожизненный защитный иммунитет. Это предполагает, что длительный протективный иммунитет, вызванный вакцинацией, является достижимой целью. Штаммы ВЛ гетерогенны по аминокислотам белков GPC и NP [19, 22], что осложняет разработку эффективных универсальных вакцин против всех линий возбудителя. В пользу целесообразности разработки подобного поливалентного препарата косвенно свидетельствуют данные о высокой эффективности лабораторно полученного «коктейля» нейтрализующих антител к белкам GP четырех линий ВЛ, защитившего от гибели 100% инфицированных летальными дозами обезьян [6].

При разработке кандидатных вакцин против ЛЛ были использованы различные стратегии. Первоначально оценили эффективность инактивированного вируса — у иммунизированных животных выявляли формирование NP- и GPC-специфических иммуноглобулинов, но это не обеспечивало защиты от летальной инфекции, вызванной ВЛ [39], что показало недостаточность развития лишь гуморального ответа в отсутствие клеточного. В последующих разработках стали использовать модифицированный возбудитель или его компоненты. Белок GP1 ВЛ, включённый в полимерную нанокапсулу (нанокомплекс, обозначенный как LASVGP1), вызывал у мышей высокие уровни CD4⁺-Т-лимфоцитов и B-клеток с выработкой антител, имеющих выраженное специфическое родство к GP1 ВЛ, однако этот нанокомплекс имел низкую защитную эффективность [40]. Методами обратной генетики перестройкой некодирующей межгенной области генома ВЛ — заменой некодирующего межгенного региона (IGR) L-сегмента на аналогичную структуру S-сегмента — создан кандидатный вакцинный препарат rLASV(IGR/S-S); исследование на морских свинках показало, что он защищал всех животных от летальной дозы ВЛ [39]. Ослабленный нативный вирус был получен модификацией нуклеотидной последовательности гена GP — полученный препарат rLASV-GPC/CD был малопатогенен для морских свинок и обладал протективными свойствами [41]. Перспективным оказалось и создание вирусоподобных частиц, содержащих все белки ВЛ, — препараты WT-WT и WT-Exo(N) защитили всех морских свинок от заражения летальной дозой ВЛ [42].

Наибольшее количество разработок вакцин нового поколения против ЛЛ было связано с конструированием векторных рекомбинантов на основе различных платформ — штамма 17D флавивируса жёлтой лихорадки [43], альфавируса венесуэльского энцефаломиелита лошадей [44], вируса везикулярного стоматита [45], штаммов NYBH и Lister осповакцины [46], аренавируса Мопейя [1, 47], вируса кори [48], сальмонелл [49], иных возбудителей. Другие стратегии связаны с созданием ДНК-вакцин [50]. Живые ослабленные или векторные кандидатные вакцины, генерирующие белки NP и/или GPC ВЛ, вызывали у животных высокую активацию CD8⁺-Т-лимфоцитов.

Штамм 17D вируса жёлтой лихорадки был исследован как вектор для экспрессии антигенов ВЛ. Рекомбинант был получен вставкой гена GPC штамма AV ВЛ (линия IV) между генами E и NS1 вектора. Введением рекомбинантного вируса YF17D/LASVΔGPC иммунизировали макаков циномолгусов. Бустерные иммунизации проводили на 14-е и 30-е сутки с последующим инфицированием летальной дозой штамма Josiah. Этот кандидатный препарат не обеспечил защиты, и все привитые животные умерли с клиническими признаками ЛЛ [43].

Макаки циномолгусы, иммунизированные рекомбинантом на платформе вируса везикулярного стоматита (препарат rVSVΔG/LVGPC), экспрессирующим GP ВЛ, после заражения летальной дозой штамма Josiah не погибли на фоне мощной стимуляции гуморального и клеточного иммунитета этим препаратом [45].

Оценка эффективности рекомбинантов ВЛ и штамма Ankara вируса осповакцины (Geo-LM01, rVACC-LSGPC и др.) выявила 100% защиту мышей от введения летальной дозы ВЛ. У привитых мышей была выраженная иммунная реакция Т-лимфоцитов через 10 сут после вакцинации [52]. В другом исследовании рекомбинантного вируса осповакцины, экспрессирующего различные области GPC и NP ВЛ, было определено, что для защиты необходимы как GP1 и GP2, так и полный GPC [43]. Эффективность рекомбинанта вируса осповакцины rVACC-LSGPC, экспрессирующего GPC ВЛ, была оценена на обезьянах, инфицированных летальной дозой штамма Josiah. Все обезьяны выжили, но у них были лёгкая лихорадка и вирусемия с низкими титрами [46, 52].

Вирус Мопейя иммунологически родственен ВЛ. Они имеют одинаковые эпитопы NP и GP2, однако этого оказалось недостаточно для обеспечения защиты животных от ЛЛ [53]. Реассортантная кандидатная вакцина MOPV/LASV (ML29) была разработана для сохранения непатогенного профиля вируса Мопейя с индукцией иммунной защиты против ВЛ. Она несёт гены L-сегмента РНК штамма An20410 вируса Мопейя и S-сегмента РНК штамма Josiah ВЛ. Эта кандидатная вакцина была безопасна, иммуногена и эффективна для мармозеток [47]. Иммунизация препаратом ML29 индуцировала высокий уровень CD4⁺- и CD3⁺-Т-лимфоцитов у всех иммунизированных животных [43]. Реассортант индуцирует иммунитет, защищающий от штаммов из Сьерра-Леоне и Нигерии, относящихся к линиям I и IV возбудителя. Эти результаты показывают, что реассортант ML29 безопасен, иммуногенен и индуцирует широкий перекрёстный защитный иммунитет, опосредованный Т-клетками [1]. Методами обратной генетики для расширения диапазона перекрёстной защиты получен модифицированный препарат r3ML29, экспрессирующий дополнительные антигены ВЛ — GPC и NP штамма LP (линия I) [53]. Крайне ограниченные сведения о патогенности вируса Мопейя для человека вызывают опасения о возможности использования его рекомбинанта с ВЛ в качестве вакцины. В связи с этим методом обратной генетики был получен ослабленный вирус Мопейя путём изменения домена 3'-5' экзонуклеазы NP, необходимого для его противоинтерферонной активности. Ген LASV/JOS-GPC был клонирован и экспрессирован в экзоне 6b конструкции MOPVAC. Однократная иммунизация полученным препаратом MOPEVAC LASV защитила 100% обезьян от гибели после заражения ВЛ [53].

Разработана кандидатная ослабленная живая векторная вакцина на платформе штамма Schwarz вируса кори, экспрессирующая белки GPC и NP ВЛ (MV-LASV-NP + GPC). Препарат защитил яванских макаков от смертельной дозы ВЛ [48, 54]. Начата I стадия клинических испытаний данного препарата на безопасность, переносимость и иммуногенность [55].

ДНК-технология с использованием бактериальных плазмид, несущих код полипептидной последовательности необходимых антигенов [56], также была применена при разработке вакцин против ЛЛ. При исследовании кандидатной ДНК-вакцины (pLASV-GPC) на макаках циномолгусах животным с помощью электропорации ввели препарат, содержащий ген GPC штамма Josiah ВЛ. Все животные, заражённые летальной дозой штамма Josiah, выжили без лихорадки и вирусемии [50]. Кандидатная ДНК-вакцина (INO-4500), вводимая путём внутрикожной электропорации, показала 100% защиту обезьян от смертельной дозы штамма Josiah. Проходит рандомизированное двойное слепое исследование этого препарата на добровольцах в США и Республике Гана, оценивающее нежелательные явления и иммунологические профили, включая титры антител, в том числе нейтрализующих, и уровень ответного IFN-γ [55, 57]. Основные направления разработки кандидатных вакцин против ЛЛ и некоторые характеристики наиболее эффективных препаратов представлены в таблице.

Основные направления разработки кандидатных вакцин против ЛЛ и эффективность препаратов

The main directions of development of candidate vaccines against Lassa fever and the effectiveness of drugs

В последние годы начаты исследования по другим направлениям. Так, на основе вектора ChAdOx1 аденовируса Y25 шимпанзе создан рекомбинант, экспрессирующий GPC штамма Josiah — ChAdOx1-Lassa-GP. Препарат продемонстрировал защитную эффективность при испытании на морских свинках и мышах, вызвав индукцию Т-клеток на GP ВЛ линий I–III ВЛ [22].

К настоящему времени разработано более 130 потенциальных кандидатных вакцин против ЛЛ [58], но ни одна из них не проходила клинической оценки защитной эффективности в эпидочагах и лишь две — рекомбинант вирусов кори/Ласса (MV-LASV-NP + GPC) и ДНК-вакцина (INO-4500)³ — проходят испытания на добровольцах на иммуногенность и безвредность. Перспективными кандидатными вакцинами представляются также рекомбинант вирусов везикулярного стоматита/Ласса (rVSVΔG/LVGPC), ДНК-вакцина (pLASV-GPC), реассортанты вирусов Мопея/Ласса (ML29 и r3ML29), продуцирующие полноценный иммунный ответ и защиту обезьян после однократного введения.

Кандидатная вакцина rVSVΔG/LVGPC на платформе вируса везикулярного стоматита, по нашему мнению, может быть весьма эффективной для защиты людей от ЛЛ, о чём косвенно свидетельствует следующее. Как было отмечено выше, воспроизведение принципов создания наиболее удачных вакцин против лихорадки Эбола может быть успешным при разработке вакцин против ЛЛ в силу сходства их клеточного патогенеза и иммуногенеза. Наиболее перспективной вакциной против лихорадки Эбола является рекомбинант rVSVΔG-ZEBOV-GP, в котором GP оболочки вируса везикулярного стоматита заменён GP штамма Заир вируса Эбола. Эта лицензированная вакцина продемонстрировала 100% защиту 15 399 человек в ходе кольцевой вакцинации, проведённой в Гвинее в 2015 г., и в настоящее время используется в Демократической Республике Конго [59].

Заключение

Опасность лихорадки Ласса длительное время недооценивали, однако после нескольких эпидемий 2015–2016 гг. в Нигерии, где летальность среди лабораторно подтверждённых случаев достигла 59,6%, ВОЗ определила её возбудитель приоритетным патогеном для разработки вакцин и объявила чрезвычайную ситуацию в области общественного здравоохранения. ВОЗ опубликовала требования для этой вакцины — оптимальные кандидатные вакцины должны соответствовать следующим критериям: иметь приемлемые безопасность/реактогенность, высокую (≥ 70%) эффективность в предотвращении заражения или заболевания, вызванного штаммом возбудителя линий I–IV, и обеспечивать длительную (≥ 5 лет) защиту от нигерийских штаммов, иметь минимальный срок годности 12 мес при –20ºC и 6 мес при 2–8ºC [17].

Сложности разработки вакцин против ЛЛ определяются высокой опасностью возбудителя и особенностями его биологии. Работы с вирусом I группы патогенности можно проводить лишь в лабораториях наивысшего уровня защиты (BSL-4), количество которых в мире невелико (в России — лишь 2). Для разработки поливалентной вакцины против ЛЛ серьёзной проблемой является генетическое разнообразие циркулирующих в очагах штаммов, гетерогенных по аминокислотам белков GPC и NP, что осложняет создание эффективных универсальных вакцин против всех линий возбудителя. Одной из важнейших характеристик живой кандидатной вакцины должна быть генетическая стабильность для исключения реверсии в направлении к более патогенному генотипу, что особенно важно для РНК-содержащих вирусов, поскольку механизм их репликации, подверженный высокой частоте ошибок, приводит к быстрой эволюции.

Изложенные материалы показывают, что защита от ВЛ формируется в основном посредством клеточного иммунитета, что должно определять на лабораторной стадии разработки вакцин основной критерий (биомаркер) выбора наиболее эффективных препаратов — уровень и характер ответных реакций Т-лимфоцитов у подопытных животных. Гуморальный ответ менее значим для прогнозирования эффективности кандидатного препарата. Анализ данных по иммуногенезу ЛЛ выявляет особенность перспективных кандидатных вакцин — предпочтительным препаратом была бы реплицирующаяся и апатогенная вакцина, способная индуцировать правильное сочетание клеточных и гуморальных ответов. К настоящему времени самые многообещающие разработанные кандидатные препараты нового поколения основаны на использовании ДНК-платформ, а также рекомбинантов ВЛ с вирусами кори, везикулярного стоматита, Мопейи. Показано, что только реассортант r3ML29 защищает от штаммов из Сьерра-Леоне и Нигерии, относящихся к линиям IV и I возбудителя. В силу сходства клеточного патогенеза и иммуногенеза ВЛ и вируса Эбола, несомненно, перспективна кандидатная вакцина rVSVΔG/LVGPC против ВЛ, аналогичная по конструкции лицензированной вакцине rVSVΔG-ZEBOV-GP против лихорадки Эбола.

Известна истина: «Мы не можем предугадать будущее, но мы можем подготовиться к нему». Пандемия новой коронавирусной инфекции, вызванная вирусом SARS-CoV-2, показывает возникшие при этом сложности с экстренной разработкой и выпуском этиотропных средств профилактики и лечения. Накопленный при этом организационный опыт свидетельствует об актуальности постоянной разработки средств специфической защиты в отношении значимых особо опасных инфекций, в том числе ЛЛ, в плане готовности обеспечения биологической безопасности населения Российской Федерации.

¹ WHO. WHO target product profile for Lassa virus vaccine; 2017.

URL: https://www.who.int/publications/m/item/who-target-product-profile-for-lassa-virus-vaccine

² GlobeNewswire. GeoVax reports promising results for Lassa fever vaccine. GeoVax; 2017. URL: https://www.globenewswire.com/en/news-release/2017/07/10/1245609/0/en/GeoVax-Reports-Promising-Results-for-Lassa-Fever-Vaccine.html

³ ClinicalTrials.gov. Dose-ranging study: Safety, tolerability and immunogenicity of INO-4500 in healthy volunteers in Ghana; 2019. URL: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04093076 (дата обращения January 25, 2022).

About the authors

Vladimir A. Markin

Author for correspondence.
Email: vamarkin72@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-5996-3985

D. Sci. (Med.), senior researcher, leading researcher

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Fig. 1. Virion structure of the Lassa virus and its genome [17]. The virion shell consists of GP1 and GP2 glycoproteins, lipoprotein and matrix protein (Z). The genome consists of large (L) and small (S) segments.

Download (304KB)

Indexing metadata

3. Fig. 2. Immune activation of target cells and its counteraction by Ebola and Lassa viruses during reproduction [25].

Download (237KB)

Indexing metadata