Роль Т-клеточного иммунитета важно учитывать при создании современных вакцин против клещевого энцефалита

Полный текст

Широкое распространение вируса КЭ вызывает серьёзные опасения у органов здравоохранения многих стран. Это связано с тем, что вирус, обладая высокой патогенностью, способен поражать центральную нервную систему (ЦНС), приводя к тяжелейшим хроническим последствиям либо летальному исходу [1–3].

В 30% случаев у людей, перенёсших КЭ, развиваются неврологические осложнения. Смертность от инфекции варьирует в зависимости от штамма вируса. Наиболее высокий процент летальных случаев (до 35%) регистрируют при заражении штаммами, принадлежащими к дальневосточному субтипу [4–6].

Наиболее эффективным способом борьбы с вирусом является вакцинопрофилактика. Все лицензированные на сегодняшний день вакцины созданы на основе штаммов инактивированного вируса КЭ. Принято считать, что средний уровень сероконверсии как для российских, так и для европейских вакцин колеблется в интервале 86–100%, что обеспечивает формирование защитного иммунитета у вакцинированных [2, 7]. В то же время вакцины на основе инактивированного вируса КЭ имеют ряд недостатков: сложный график вакцинации, относительно высокая реактогенность, сложность производства и хранения; кроме того, встречаются случаи прорывных инфекций у вакцинированных [2, 8, 9]. Среди привитых заболеваемость КЭ колеблется, в зависимости от эндемичного региона, от 3,7% [10] до 23,8% [11] от общего числа заболевших. Одной из возможных причин прорывных инфекций является отсутствие вакцин, учитывающих генетическую вариабельность вируса КЭ. Другая причина связана с недостаточно напряжённым и непродолжительным специфическим иммунитетом у ряда вакцинированных, особенно у пожилых людей [7–9, 12].

Т-клеточное звено иммунного ответа является важной частью защитного иммунитета против вирусных инфекций, таких как КЭ. Появляется всё больше публикаций, посвящённых роли Т-клеточного иммунного ответа в защите от инфекции, вызванной вирусом КЭ. Поэтому всё больше исследователей стали обращать внимание на этот аспект адаптивного иммунного ответа, особенно в контексте исследований, посвящённых разработке новых вакцинных препаратов [7, 13]. Широкое распространение вируса и активный рост числа заболевших стимулировали интерес к разработке новых вакцин против КЭ, учитывающих роль Т-клеточного иммунного ответа.

Целью обзора является анализ литературы, содержащей информацию о роли Т-клеточного иммунного ответа в защите организма от КЭ, о его значении для разработки вакцин, а также рассмотрение подходов к разработке новых вакцин против КЭ на основе различных платформ.

В данном обзоре мы рассматриваем основные аспекты формирования Т-клеточного ответа у людей при заражении вирусом КЭ и после вакцинации лицензированными вакцинами, а также основные направления работ по поиску безопасных и высокоэффективных вакцин нового поколения, способных преодолеть ограничения существующих.

Материалы и методы

При подготовке обзора был проведён анализ литературы, представленной в научных базах PubMed, Scopus, Elsevier, Google Scholar, по состоянию на апрель 2024 г. Для поиска использовали следующие ключевые слова: vaccine, tick-borne encephalitis virus, T-cell immune response, flaviviruses, вакцины, вирус клещевого энцефалита, Т-клеточный иммунный ответ, флавивирусы.

На первом этапе в научной электронной базе PubMed при поиске с использованием различных сочетаний ключевых слов было найдено 1754 источника. Ограничение поиска по времени написания публикаций с 2019 по 2024 г. позволило сузить их количество до 424 источников. Поиск без учёта года издания в данной научной библиотеке обнаружил еще 123 источника, соответствующих тематике. Подобным образом поиск был проведён с помощью научных баз Scopus, Elsevier, Google Scholar.

В ходе поиска литературы в перечисленных базах данных на русском и английском языках, проводившемся с учётом таких критериев отбора, как год издания и доступность публикаций к прочтению, было проанализировано около 2000 источников, соответствующих тематике. В связи с ограничением по объёму статьи были отобраны 88 источников.

Адаптивный иммунный ответ при заражении вирусом КЭ и после вакцинации

Адаптивный иммунный ответ составляют специфические для вируса КЭ гуморальный (опосредованный антителами) и клеточный иммунные ответы. На рисунке схематически представлены иммунные реакции адаптивного иммунного ответа, возникающие после вакцинации либо при заражении вирусом КЭ.

 

Иммунные реакции, возникающие после заражения вирусом КЭ (А) и после вакцинации против КЭ (Б) (по R. Ackermann-Gäumann и соавт. [13]).

Immune reactions occurring after infection with the TBE virus and after vaccination against TBE (adapted from R. Ackermann-Gäumann et al. [13]).

 

Эффективность антител к вирусу КЭ продемонстрирована защитой восприимчивых лиц, подвергшихся воздействию вируса, путём введения им анти-ВКЭ-иммуноглобулина. Считается, что гуморальный иммунитет играет решающую роль в защите от вируса КЭ, обеспечивая синтез антител, специфически нацеленных на вирус. Эти антитела нейтрализуют вирус и предотвращают его распространение, помогая ограничить тяжесть инфекции и обеспечивая долгосрочный иммунитет против заражения вирусом КЭ (рисунок, А). Антитела способны связываться с вирусными частицами, вызывая их поглощение и разрушение фагоцитирующими иммунными клетками [7, 13].

У человека, который перенёс КЭ, формируются В-клетки памяти и вируснейтрализующие антитела, которые обеспечивают длительную защиту от повторного заражения вирусом. Долгосрочное поддержание В-клеток памяти позволяет иммунной системе быстрее и эффективнее реагировать на повторное заражение. При очередной встрече с тем же вирусом эти клетки быстро дифференцируются в плазматические клетки, продуцирующие антитела, которые уничтожают вирус до того, как он сможет вызвать широко распространённую инфекцию и заболевание [13–16].

При вакцинации инактивированным вирусом функциональность популяций В-клеток памяти сохраняется относительно недолго, что связано с ограниченностью ответов со стороны CD4⁺-Т-клеток (рисунок, Б) [17].

Иммунный ответ, связанный с CD4⁺-Т-клетками

CD4⁺-Т-лимфоциты имеют важное значение в формировании как гуморального, так и клеточного звена иммунитета. CD4⁺-Т-клетки продуцируют цитокины, которые помогают стимулировать противовирусный иммунный ответ и оказывать В-клеткам помощь, необходимую для стимуляции синтеза антител (рисунок, А). Вирус КЭ кодирует 7 неструктурных белков (NS1, NS2a, NS2b, NS3, NS4a, NS4b и NS5) и только 3 структурных белка: белок C (капсид) и мембраноассоциированные белки prM/M (предшественник мембраны/мембраны) и E (оболочка) [18–20]. Структурные белки, по-видимому, содержат основные эпитопы, активирующие ответ CD4⁺-Т-клеток во время инфекции [8, 21], хотя в литературе встречаются данные о том, что несколько Т-хелперных эпитопов содержится в неструктурном белке вируса КЭ — NS1 [22].

При анализе пептидных фрагментов, объединяющих предсказанные иммунодоминантные эпитопы из белка С, было показано, что в активации CD4⁺-клеток участвуют главным образом два кластера пептидов как при естественном заболевании, так и после вакцинации. Они располагаются в α2- и α4-спиралях белка С [21]. Менее эффективными в отношении активации CD4⁺ оказались пулы эпитопов, предсказанные для белка E, однако эту разницу нельзя считать значительной. Обнаружено, что у пациентов, перенёсших естественную инфекцию, специфическую стимуляцию CD4⁺-клеток обеспечивают эпитопы, расположенные в третьем домене, а также «стержневой» области Е-белка. В группе вакцинированных пациентов стимуляцию обеспечивали пептидные кластеры из первого, второго и третьего доменов Е-белка [21].

Специфичные для вируса КЭ CD4⁺-Т-клетки, образующиеся в результате вакцинации, по-видимому, реагируют на более узкий диапазон вирусных мишеней по сравнению с теми, которые образуются в результате инфекции [8, 21], при этом уровни интерферона-γ (ИФН-γ), вызванные вакцинацией, достигают лишь около половины от уровня ответа, вызванного инфекцией.

Примечательно, что после естественного заражения вирусом КЭ наивные CD4⁺-клетки дифференцируются преимущественно по пути Th1, а при вакцинации инактивированным вирусом — в большей степени по пути Th2 [8, 9]. При этом на фоне естественной инфекции CD4⁺-Т-клетки приобретают полифункциональность, продуцируя различные цитокины, такие как интерлейкин-2 (ИЛ-2), ИФН-γ и фактор некроза опухоли-α (ФНО-α; рисунок, А) [4]. Существует корреляция между функциональностью CD4⁺-Т-клеток и уровнем вируснейтрализующих антител, что указывает на то, что они способны контролировать индукцию нейтрализующих антител [8].

После вакцинации количество CD4⁺-Т-клеток также положительно коррелирует с ответом антител против вируса КЭ [17], а у лиц, ответивших на вакцину, наблюдается повышенная пролиферация антигенспецифических Т-клеток по сравнению с лицами, не ответившими на вакцину (рисунок, А) [23]. Реакция на вакцинацию, как правило, смещена в сторону продукции ИЛ-2 и ФНО-α по сравнению с инфекцией (рисунок, Б) [9].

Иммунный ответ, связанный с CD8⁺-Т-клетками

CD8⁺-Т-лимфоциты играют важную роль в вирусной инфекции, идентифицируя и уничтожая инфицированные клетки, тем самым ограничивая распространение вируса в организме. На данный момент, в отличие от CD4⁺-Т-клеток, специфические для CD8⁺-Т-лимфоцитов эпитопы были обнаружены только в неструктурных белках вируса КЭ, таких как NS2A, NS3, NS4B и NS5 [24].

CD8⁺-Т-клетки при естественном заражении активируются несколько позже, чем CD4⁺-Т-клетки, однако, несмотря на это, имеют значительно более высокий уровень активации, продуцируя повышенные уровни гранзима В и перфорина [4, 7].

K. Blom и соавт. показали, что у пациентов с КЭ на пике Т-клеточного ответа через 1 нед после госпитализации активация CD8⁺-Т-клеток была существенно увеличена по сравнению с CD4⁺-Т-клетками [25], что указывает на тенденцию к доминированию CD8⁺ (рисунок, А). Эти CD8⁺-Т-клетки дополнительно демонстрировали эффекторный фенотип (CD45RA-CCR7) [24, 25] и имели высокоактивированный транскрипционный профиль Eomes⁺Ki67⁺T-bet⁺. Однако эти эффекторы, как правило, были монофункциональными. После острой инфекции, когда пациенты выздоравливали, антигенспецифические CD8⁺-Т-клетки перешли к фенотипу Eomes-Ki67-T-bet⁺ [25], что соответствует популяции эффекторной памяти 1-го типа.

Как правило, анализ CD8⁺-Т-клеток проводят у пациентов с тяжёлым течением заболевания, у которых CD8⁺-Т-клетки обнаруживают не только в крови, но иногда и в тканях мозга [13]. Этот факт ограничивает понимание того, является ли популяция CD8⁺ важным фактором защиты при лёгком или бессимптомном заболевании, либо дополнительным фактором, вызывающим патологию [13]. В пользу необходимости CD8⁺-Т-клеток для защиты организма от вируса КЭ свидетельствуют недавно полученные данные о том, что тяжесть заболевания, а также его форма зависят от степени активации Т-клеток. Ранняя активация ответов Т-клеточного ответа, в том числе подмножества CD8⁺-Т-лимфоцитов, значительным образом коррелировала с благоприятным исходом заболевания [26].

Результаты исследований на животных также неоднозначны. В работе D. Růzek и соавт. показано, что у мышей с тяжёлым иммунодефицитом и у мышей с нокаутом CD8 выживаемость после летальной инфекции, вызванной вирусом КЭ, выше по сравнению с мышами дикого типа или мышами с адоптивно перенесёнными CD8⁺-Т-клетками [27]. Это может свидетельствовать о возможной роли CD8⁺-Т-клеток в развитии летальной инфекции. Впоследствии D. Růzek и соавт. получили данные, указывающие на то, что CD8⁺-Т-клетки не несут ответственности за проницаемость гематоэнцефалического барьера во время заболевания, поскольку его разрушение во время инфекции, вызванной данным вирусом, наблюдалось как у животных дикого типа, так и у животных с нокаутом по CD8 [28].

Роль CD8⁺-Т-клеток в клиренсе вируса из нервных тканей показана для других флавивирусных инфекций с использованием мышей в качестве лабораторных животных [29]. Истощение CD8⁺-Т-клеток приводило к усилению инфекции, вызванной вирусами Зика и денге, но этот эффект исчезал после адоптивного переноса CD8⁺-Т-клеток памяти. Аналогичные результаты были получены при использовании мышей с дефицитом различных цитотоксических эффекторных молекул при лихорадке Западного Нила. На начальных этапах инфекций, вызываемых вирусами жёлтой лихорадки и Зика, когда у мышей ещё не сформировался достаточный уровень вирусспецифических антител, эффекторные CD8⁺-Т-клетки необходимы для контроля инфекции [29].

Данных об обнаружении специфических CD8⁺-Т-клеток у людей, получивших вакцину против КЭ, не много (рисунок, Б). A. Sycheva и соавт. исследовали формирование Т-клеточного ответа у добровольцев, вакцинированных «Клещ-Э-Вак», и показали, что в периферической крови вакцинированных обнаруживается низкий уровень CD8⁺, специфичных к вирусу КЭ, а общий ответ на вакцину явно зависит от CD4⁺ [30, 31].

Как уже упоминалось выше, основные эпитопы CD8⁺-Т-клеток содержатся в неструктурных белках вируса [24]. Поскольку неструктурные белки синтезируются только во время активной репликации вируса, в используемых в настоящее время вакцинах, основанных на инактивированном вирусе, такие белки обнаруживаются в небольших количествах или полностью отсутствуют [32]. Этот факт может частично объяснить низкий ответ CD8⁺-Т-клеток в ходе вакцинации. При этом инфекция КЭ может вызывать пожизненный защитный ответ CD8⁺ [14].

Ниже будет рассмотрен ряд вакцинных платформ с точки зрения возможности индуцирования Т-клеточного иммунного ответа.

Вакцины против клещевого энцефалита

Вакцины на основе инактивированного вируса

В настоящее время существует ряд одобренных и лицензированных для взрослых и детей вакцин против КЭ, полученных на основе инактивированных штаммов вируса [33]. В Европе доступны 2 вакцины, разработанные с использованием европейских штаммов вируса КЭ: K23 и Neudorfl. В России лицензированы вакцины «Клещ-Э-Вак», его лиофилизированный аналог «КЭ Москва» (ФНЦ ИБП РАН им. Чумакова) и «ЭнцеВир» («Микроген»), которые основаны на дальневосточных штаммах вируса КЭ Софьин и 205 соответственно [12, 34–36]. Вакцина, применяемая в Китае, содержит штамм Sen-Zhang (дальневосточный подтип вируса КЭ) [37]. Вакцинация против КЭ доказала свою эффективность, о чём свидетельствуют результаты кампаний массовой вакцинации в Австрии [38] и России [39–42].

Все лицензированные вакцины способны обеспечить достаточно эффективную профилактику КЭ, особенно при реализации масштабных программ вакцинации населения. Однако существующие вакцины не лишены недостатков, к которым относится сложная схема вакцинации, обусловленная невозможностью поддерживать должный уровень иммунной защиты в долгосрочной перспективе. Несоблюдение графика вакцинации пациентом может приводить к низкому уровню гуморального иммунного ответа у вакцинированных, особенно у пожилых людей [2, 7].

Вакцинация инактивированным вирусом индуцирует заведомо более низкие титры антител, чем естественная инфекция [7]. Считается, что это может быть связано с изменением конформации Е-белка в результате воздействия на вирусную частицу формальдегида в процессе инактивации. Таким образом, доступность эпитопов, связываемых с нейтрализующими антителами, снижается [43]. Как уже отмечалось, существует разница в иммунном ответе на инфекцию и вакцинацию инактивированным вирусом, которая связана с ограниченностью ответов Т-клеточного звена — малым числом специфических CD8⁺-Т-лимфоцитов, а также сниженной функциональностью CD4⁺-клеток (рисунок, Б). В ответ на инактивированный вирус формируются моно- или бифункциональные CD4⁺-Т-клетки, способные продуцировать, например, только ИЛ-2 или только ИЛ-2 и ФНО-α, но уровень секреции ИФН-γ значительно снижен по сравнению с естественной инфекцией [4, 8]. Вакцинация приводит к смещению ответа в сторону Th2-пути, в то время как при естественном заболевании клеточный ответ формируется, как правило, по Th1-пути, что может сказываться на эффективности защиты от вируса [7, 44]. В идеале вакцины должны вызывать более устойчивые реакции CD4⁺-Т-клеток, продуцирующих ИФН-γ.

К недостаткам вакцин, полученных на основе инактивированных вирусов, можно отнести также тот факт, что для их производства используется только конкретный штамм вируса КЭ и не учитывается его генетическая вариабельность. В результате этого в эндемичных регионах число «прорывных» инфекций среди вакцинированных лиц может достигать 23,8% от общего числа заболевших [11]. Тем не менее данное направление пока остаётся главенствующим при создании вакцин. В 2017 г. I/II фазу клинических испытаний завершила вакцина «Evervac» [45]. Главным отличием этой вакцины от аналогов является отсутствие в составе адъювантов, а также наработка вируса на клетках Vero, что позволяет добиться улучшенного профиля безопасности. Однако проблема, связанная с неполнотой Т-клеточного ответа, так и не была решена [45].

Подходы к разработке вакцин против КЭ и индукция клеточного иммунитета

На данный момент исследования кандидатных вакцин против КЭ и других флавивирусов сосредоточены на достижении сразу нескольких задач:

• достичь высокой иммуногенности во всех возрастных группах и группах риска;
• обеспечить быстрый и высокий уровень сероконверсии;
• обеспечить формирование долговременного иммунного ответа, избегая сложных схем иммунизации;
• снизить побочные эффекты;
• обеспечить перекрёстный защитный иммунитет против нескольких подтипов вируса КЭ и индукцию эффективного СD4⁺- и CD8⁺-клеточного ответа [7].

Помимо широко используемого подхода к созданию вакцин против КЭ на основе инактивированного вируса, на данный момент разрабатывается целый ряд профилактических препаратов, базирующихся на других вакцинных платформах [7].

Живые аттенуированные вакцины

Живые аттенуированные вирусы, утратившие на генетическом уровне патогенные свойства, но содержащие те же антигены, что и исходный патоген, и сохранившие способность вызывать в организме естественную инфекцию в ослабленной форме, способствуют формированию выраженного и длительного В- и Т-клеточного иммунитета, по напряжённости приближающегося к постинфекционному [46]. Первые попытки аттенуации вируса КЭ не были успешными, поэтому в качестве более перспективного источника штаммов для живых аттенуированных вакцин против КЭ стали рассматривать открытый в 1956 г. вирус Лангат ТР-21 [7, 19]. Однако крупное исследование с участием 650 тыс. добровольцев показало, что, помимо индукции высокого уровня иммунной защиты, среди вакцинируемых ослабленным вирусом Лангат часто наблюдалось развитие серьёзных неврологических последствий, в том числе энцефалита [7]. Последующие исследования по разработке вакцин против КЭ на основе аттенуированных вирусов продолжились в направлении улучшения их профиля безопасности. В качестве основных мишеней для ослабления фенотипа выбирались такие белки, как C, E и NS5, что в конечном итоге позволило получить несколько кандидатных вакцин, обладающих низкой реактогенностью и обеспечивающих высокий уровень продукции антител и Т-клеточного ответа [47–49].

Активно ведутся работы по получению химерных вирусов, сочетающих в себе фрагменты геномов вируса КЭ, чаще всего — гены белков Е и prM, а также вирусов лихорадки Западного Нила, денге и Лангат [7, 50].

Хотя вакцины на основе живых аттенуированных вирусов вызывают серьёзные опасения по поводу их безопасности, тем не менее в мире лицензировано уже несколько вакцин против инфекций, вызываемых другими представителями флавивирусов: против жёлтой лихорадки (YFV-17D), японского энцефалита (IMOJEV) и лихорадки денге (Dengvaxia). Две четырёхвалентные живые аттенуированные вакцины против лихорадки денге, производимые «Takeda Pharmaceutical» и «NIH/Butantan», успешно прошли III фазу клинических испытаний [50].

Субъединичные вакцины

По сравнению с живыми аттенуированными вакцинами производство и применение субъединичных вакцин отличается безопасностью, благодаря возможности включения в вакцину отдельных антигенных составляющих в виде вирусных белков или их фрагментов. Однако субъединичные вакцины вызывают в основном только гуморальный иммунный ответ и ограниченный спектр реакций со стороны Т-клеточного звена иммунитета. Они не способны индуцировать длительный иммунный ответ, вследствие чего требуются включение адъювантов в их состав и бустерные иммунизации.

Множество потенциальных вакцин, разрабатывающихся против КЭ и инфекций, вызываемых другими флавивирусами, создавались на основе структурного белка Е или его субъединиц, содержащих эпитопы, узнаваемые нейтрализующими антителами [7]. Было показано, что иммунизация мышей рекомбинантным EDIII-доменом белка Е в сочетании с различными адъювантами позволяет добиться не только индукции нейтрализующих антител, но и частичной защиты от заражения вирусом [51]. В клинических испытаниях показывают значительные успехи субъединичные вакцины против лихорадок денге (V180) и Западного Нила (WN-80E), в состав которых входят усечённые формы белка Е с адъювантами [50].

Вирусоподобные частицы

Вирусоподобные частицы (ВПЧ) формируются в результате одновременного синтеза структурных белков, чаще всего prM/Е, в различных системах экспрессии. Структура ВПЧ приближена к нативной структуре вириона КЭ, что позволяет обеспечить представление максимального числа Т- и В-клеточных эпитопов иммунокомпетентным клеткам. Такие вакцины характеризуются отсутствием потенциальных патогенных свойств и высоким уровнем безопасности [50]. Введение ВПЧ сопровождается индукцией высокого титра вируснейтрализующих антител, активацией CD4⁺-Т-клеток, а также формированием Т-клеток центральной и эффекторной памяти [7]. В одной из работ по исследованию иммуногенных свойств ВПЧ на модели мышей было показано, что иммунизация ВПЧ способствует дифференцировке CD4⁺-Т-клеток по Th2-пути с преобладанием фенотипа ИЛ-4⁺ [52]. В аналогичном исследовании был косвенно подтверждён этот результат. После введения ВПЧ мышам наблюдали формирование напряжённого гуморального иммунного ответа; вместе с тем анализ CD4⁺-Т-клеток на ИФН-γ, ИЛ-2 и ФНО-α показал отсутствие существенной разницы между экспериментальной и контрольной группами [53].

Вакцины на основе вирусных векторов

При разработке вакцин против КЭ и заболеваний, вызываемых родственными ему вирусами, применяется также подход, зарекомендовавший свою эффективность при борьбе с другими инфекциями, — вакцины на основе вирусных векторов. Такие вакцины представляют собой рекомбинантные или модифицированные вирусы, кодирующие определённые антигены и характеризующиеся способностью или неспособностью к репликации после введения в организм. Основным преимуществом вакцин на основе вирусных векторов является их высокая иммуногенность, обусловленная внутриклеточной экспрессией антигенов и присутствием самого вирусного вектора, который может играть роль «естественного» адъюванта [50].

Однако, как и в случае с живыми аттенуированными вакцинами, подход на основе вирусных векторов, особенно способных к репликации, вызывает вопросы к безопасности их применения в связи с повышенными рисками высокой виремии и потенциальной возможности приобретения патогенных свойств. При введении вакцин на основе вирусного вектора формируется антивекторный иммунный ответ, что снижает эффективность вакцин при повторной иммунизации. К недостаткам таких вакцин следует отнести также сложность и дороговизну их производства [50].

В работах по созданию экспериментальных вакцин против флавивирусных инфекций применяются вектора на основе таких вирусов, как рекомбинантный вирус гриппа А, рекомбинантный аденовирус, модифицированный вирус осповакцины и др. [7]. Различные сочетания антигенов вируса КЭ, которые закодированы в геном вирусного носителя, позволяют при необходимости модулировать иммунный ответ. Так, в ряде работ было показано, что различные вирусные векторы, кодирующие последовательности NS1, индуцируют синтез вируснейтрализующих антител, а также обеспечивают частичную защиту против вируса КЭ [54]. При этом такие вакцины способны активировать и Т-клеточное звено иммунитета, индуцируя образование CD4⁺- и CD8⁺-Т-лимфоцитов, продуцирующих ИФН-γ, ИЛ-2 и ФНО-α. Модифицированный вирус осповакцины Анкара, кодирующий последовательность белков вируса КЭ prM и E, при введении мышам также индуцировал высокие уровни вируснейтрализующих антител и специфического Т-клеточного ответа и обеспечивал полную защиту от заражения вирусом [55]. Схожие результаты были получены и в исследовании, посвящённом изучению свойств кандидатной вакцины против лихорадки Зика на основе рекомбинантного вируса везикулярного стоматита, кодирующего белки prM, Е и NS1 [56].

Несмотря на эффективность использования вирусных векторов в качестве одной из платформ для разработки вакцин, на сегодняшний день до стадии клинических испытаний дошла только одна вакцина. MV-ZIKV против лихорадки Зика разработана на платформе штамма Schwarz вируса кори и проходит фазу I клинических испытаний [57].

мРНК- и ДНК-вакцины

В последнее время активно развиваются технологии создания вакцин с использованием нуклеиновых кислот — ДНК- и мРНК-вакцины. Внутриклеточная экспрессия антигенов, кодируемых вакцинами на основе нуклеиновых кислот, позволяет обеспечить нативную структуру белков благодаря посттрансляционным модификациям [58]. Это имеет важное значение для дальнейшего процессинга антигена, его презентации на поверхности иммунных клеток, активации как CD4⁺-, так и CD8⁺-Т-клеток.

Технология производства таких вакцин не требует сложных манипуляций или работы с опасными патогенами, что значительно облегчает процесс их создания и снижает его общую стоимость [58]. Кроме того, считается, что применение таких вакцин является более безопасным по сравнению с традиционными подходами [59].

Однако следует отметить, что вакцины на основе нуклеиновых кислот в «голом» виде имеют низкую иммуногенность, поэтому для повышения эффективности используются различные способы доставки к иммунокомпетентным клеткам, включая химические и физические способы [50].

Опубликован ряд работ по получению экспериментальных вакцин против КЭ на основе нуклеиновых кислот. Получена экспериментальная вакцина на основе самореплицирующейся неинфекционной РНК вируса КЭ, содержащей несколько делеций в области гена С-белка, а также точечных мутаций в области гена prM, но не утратившей репликативной функции. Полученная мРНК-вакцина эффективно индуцировала не только гуморальный, но и клеточный ответ, активируя CD8⁺-клетки, а также ответ CD4⁺-Т-клеток Th1-типа [60–62].

ДНК-вакцины обладают преимуществом перед мРНК-вакцинами благодаря большей стабильности и меньшей требовательности к условиям хранения. В работах Y. Omori-Urabe и соавт. [63] и группы исследователей из Венского университета (Австрия) [64] описаны ДНК-конструкции в виде плазмидных и вирусных векторов, кодирующих белки E и prM. Иммунизация этими конструкциями индуцировала сильный иммунный ответ и высокий уровень вируснейтрализующих антител. Как правило, при введении таких вакцин наблюдали Th1-путь дифференцировки CD4⁺-клеток, сопровождавшийся продукцией ИФН-γ, ФНО-α и ИЛ-2, однако при этом была продемонстрирована некоторая вариабельность сдвига соотношения Th1/Th2 в зависимости от использования тех или иных методов доставки [64].

В настоящее время проходят клинические испытания нескольких экспериментальных мРНК- и ДНК-вакцин против других флавивирусных инфекций (вызываемых вирусами денге, Зика и лихорадки Западного Нила), и ряд вакцин находятся на стадии доклинических исследований [50].

Полиэпитопные вакцины

Данная вакцинная платформа специализируется на конструировании именно Т-клеточных иммуногенов и опирается на две основные стратегии. Первая полиэпитопная стратегия основана на разработке искусственных генов, доставляемых плазмидной ДНК, мРНК либо вирусным вектором, кодирующими цепочки CD4⁺- и CD8⁺-эпитопов различных белков вируса, соединённых линкерами, выстроенных в одну искусственную конструкцию вакцины. Эта стратегия даёт исследователю свободу выбора эпитопов, что обеспечивает более узкую фокусировку ответов на предпочтительных эпитопах [65]. Современные знания о механизмах формирования CD4⁺- и CD8⁺-ответа на продуктивную вирусную инфекцию позволяют разработать алгоритмы для оптимального отбора Т-клеточных эпитопов целевого патогена с учётом особенностей главного комплекса гистосовместимости (major histocompatibility complex, MHC) конкретного генотипа. В настоящее время существуют базы данных эпитопов, такие как Immune Epitope Database [66], разработаны программы, позволяющие предсказывать Т-клеточные эпитопы в различных вирусных белках, и программы для рационального дизайна вакцин, например, PolyCTLDesigner [67].

Вторая стратегия заключается в конструировании химерных иммуногенов, созданных из более длинных участков белков, охватывающих наиболее консервативные регионы вирусных белков, в которых концентрируются Т-клеточные эпитопы [65]. Биоинформатические подходы, которые применяются при оптимизации соединений эпитопов для полиэпитопных вакцин, используются также при разработке консервативных химерных полиэпитопных белков.

За последние 3 года опубликовано множество работ, посвящённых конструированию полиэпитопных иммуногенов флавивирусов (Зика [68], денге [69], Повассан [70, 71] и жёлтой лихорадки [72]), а также SARS-CoV-2 [73–77], вируса Эбола [78–80], вируса Марбург [81], гриппа [82–85] и др. Иммуногенность полиэпитопных ВИЧ-1 вакцин оценивалась в ходе клинических испытаний [86, 87].

В работе Д.Н. Кисакова и соавт. описана экспериментальная ДНК-вакцина против КЭ, кодирующая искусственный полиэпитопный иммуноген вируса КЭ [88]. В состав иммуногена вошли предсказанные эпитопы из основных белков вируса КЭ (NS1, NS3, NS5 и Е), рестриктируемые самыми распространёнными человеческими алломорфами молекул HLA I типа и аллельными вариантами молекул MHC I типа, характерными для мышей линии BALB/c. Введение данной вакцины индуцирует формирование защитного вирусспецифического Т-клеточного ответа у мышей и обеспечивает 50% защиту иммунизированных животных от заражения 100 ЛД₅₀ вируса КЭ (штамм 205).

Иммуногены, спроектированные с использованием компьютерных методов предсказания Т-клеточных эпитопов и рационального дизайна полиэпитопных антигенов, могут стать основой новых эффективных способов иммунопрофилактики инфекционных заболеваний. С их использованием могут проектироваться как «универсальные» антигенные конструкции, охватывающие значительную часть целевой человеческой популяции, так и персонифицированные конструкции, составленные с учётом генетических особенностей конкретного пациента (с учётом его репертуара аллельных вариантов молекул MHC I и/или II класса).

Оптимальным путем повышения эффективности вакцин против вирусных инфекций может быть интегрированная стратегия, которая сочетает использование двух иммуногенов в системе прайм–буст, один из которых индуцирует вируснейтрализующие антитела (например, классическая инактивированная вакцина), а другой — ответы Т-клеток (полиэпитопный иммуноген).

Заключение

С накоплением данных об особенностях адаптивного иммунного ответа при КЭ приходит понимание роли Т-клеточного ответа в протективном иммунитете при инфекции и вакцинации, а также его влияния на исход заболевания. Структура Т-клеточного ответа при естественном заражении вирусом КЭ и после вакцинации инактивированным вирусом различается. После инфицирования активируются полифункциональные CD4⁺-Т-клетки как Th1-, так и Th2-типа, а также монофункциональные CD8⁺-Т-клетки, играющие важную роль в элиминации вирусной инфекции. Отсутствие в составе инактивированных вакцин неструктурных белков вируса КЭ, несущих основные эпитопы CD8⁺-Т-лимфоцитов, приводит к активации лишь части Т-клеточного иммунного ответа, представленного CD4⁺-Т-клетками Th2-типа, осуществляющими главным образом поддержку для В-клеточного ответа. Таким образом, неполнота Т-клеточного иммунного ответа, возникающего после вакцинации классическими вакцинами, приводит к сниженной функциональности клеток памяти, что может лежать в основе недолгосрочности протективного ответа на вакцину.

Ряд вопросов относительно Т-клеточного ответа остаются не вполне ясными, в том числе нет единого мнения по поводу роли CD8⁺ в развитии патологического процесса в ходе инфекции. Тем не менее многие исследователи приходят к выводу, что необходимым условием ограничения проникновения вируса КЭ в органы ЦНС и смягчения иммунной патологии является высокий уровень вируснейтрализующих антител в сочетании с Т-клеточным ответом, включающим ответ специфических CD8⁺-Т-клеток.

Внимание к Т-клеточному ответу продолжает расти также в связи с необходимостью улучшения классических инактивированных вакцин против КЭ. Исследования вакцин нового поколения сосредоточены на поиске такой стратегии, которая позволила бы обеспечить сбалансированный гуморальный и Т-клеточный иммунный ответ. На сегодняшний день было исследовано множество типов вакцин, представляющих собой живые аттенуированные вирусы, субъединичные вакцины, вакцины на основе вирусных векторов, вирусоподобные частицы, субъединичные вакцины, ДНК- и мРНК-вакцины, полиэпитопные иммуногены. На наш взгляд, в плане активации Т-клеточного ответа наиболее перспективными выглядят вакцины на основе Т-клеточных полиэпитопных иммуногенов, доставляемых в форме ДНК или мРНК. Оптимальным путём к повышению эффективности вакцины может быть интегрированная стратегия, которая сочетает в себе использование двух иммуногенов в системе prime-boost, один из которых индуцирует вируснейтрализующие антитела, а другой — ответы Т-клеток.

Разработка безопасной, эффективной вакцины против КЭ, обеспечивающей формирование сбалансированного Т- и B-клеточного иммунитета, станет важным достижением в борьбе с КЭ.

Об авторах

Елена Витальевна Тигеева

Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»

Автор, ответственный за переписку.
Email: tigeeva_ev@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0009-0001-5203-2130

м.н.с. отдела биоинженерии

Россия, р.п. Кольцово

Лилия Филипповна Низоленко

Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»

Email: tigeeva_ev@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0002-9647-4969

к.б.н., с.н.с. отдела биоинженерии

Россия, р.п. Кольцово

Лариса Ивановна Карпенко

Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»

Email: tigeeva_ev@vector.nsc.ru
ORCID iD: 0000-0003-4365-8809

д.б.н., зав. лабораторией рекомбинантных вакцин, в.н.с. отдела биоинженерии

Россия, р.п. Кольцово

Список литературы

Дополнительные файлы