Разработка, получение и характеристика вирусоподобных частиц SARS-CoV-2 (Coronaviridae: Orthocoronavirinae: Betacoronavirus: Sarbecovirus)

Введение. Пандемия COVID-19, вызванная коронавирусом SARS-CoV-2, породила серьезные проблемы в здравоохранении по всему миру. Ученым в кратчайшие сроки пришлось решать задачи по разработке методов лечения и профилактики этого заболевания. Наиболее эффективным способом прерывания развивающихся новых эпидемических вспышек является вакцинация. Одним из современных и эффективных подходов при разработке вакцин является использование вирусоподобных частиц (Virus like particles, VLP). Цель исследования - разработать технологию получения VLP на основе рекомбинантных белков SARS-CoV-2 (E, M, N и S), продуцируемых в клетках насекомых, и дать их комплексную характеристику. Материалы и методы. Источником вирусных белков послужили синтетические гены, кодирующие белки коронавируса E, M, N и S. Были разработаны VLP с разными поверхностными S-белками 4 штаммов коронавируса: подобный вирусу Ухань, Delta, Alpha и Omicron, клонированные в плазмиду pFastBac. Белки были синтезированы в бакуловирусной системе экспрессии и собраны в VLP в перевиваемой линии клеток Trichoplusia ni (T.ni). Синтез генов, клонирование в трансферные плазмиды и получение рекомбинантных бакуловирусов проводили стандартными методами. Наличие вставки в геноме бакуловируса определяли методом полимеразной цепной реакции. Для исследования антигенной активности VLP применяли иммуноферментный анализ, иммуноблоттинг. Очистку VLP проводили ультрацентрифугированием через 20% сахарозу. Оценку морфологии выполняли с помощью электронной микроскопии и методом динамического светорассеяния. Результаты. Получены и охарактеризованы VLP, состоящие из рекомбинантных белков S, M, E и N, на основе консенсусных последовательностей, циркулирующих в мире геновариантов SARS-CoV-2. Показана специфичность антигенных детерминант синтезированных VLP антителам, формирующимся к белкам SARS-CoV-2, изучены иммуногенные свойства VLP. Заключение. Разработаны способы получения и очистки VLP с универсальным набором поверхностных антигенов, способных к самосборке и индуцирующих специфический иммунитет против SARS-CoV-2.

Introduction. The COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 has created serious health problems worldwide. The most effective way to prevent the occurrence of new epidemic outbreaks is vaccination. One of the modern and effective approaches to vaccine development is the use of virus-like particles (VLPs). The aim of the study is to develop a technology for production of VLP based on recombinant SARS-CoV-2 proteins (E, M, N and S) in insect cells. Materials and methods. Synthetic genes encoding coronavirus proteins E, M, N and S were used. VLP with various surface proteins of strains similar to the Wuhan virus, Delta, Alpha and Omicron were developed and cloned into the pFastBac plasmid. The proteins were synthesized in the baculovirus expression system and assembled into VLP in the portable Trichoplusia ni cell. The presence of insertion in the baculovirus genome was determined by PCR. ELISA and immunoblotting were used to study the antigenic activity of VLP. VLP purification was performed by ultracentrifugation using 20% sucrose. Morphology was assessed using electron microscopy and dynamic light scattering. Results. VLPs consisting of recombinant SARS-CoV-2 proteins (S, M, E and N) were obtained and characterized. The specific binding of antigenic determinants in synthesized VLPs with antibodies to SARS-CoV-2 proteins has been demonstrated. The immunogenic properties of VLPs have been studied. Conclusion. The production and purification of recombinant VLPs consisting of full-length SARS-CoV-2 proteins with a universal set of surface antigens have been developed and optimized. Self-assembling particles that mimic the coronavirus virion induce a specific immune response against SARS-CoV-2.