Introduction: Intranasal vaccination using live vector vaccines based on non-pathogenic or slightly pathogenic viruses is the one of the most convenient, safe and effective ways to prevent respiratory infections, including COVID-19. Sendai virus is the best suited for this purpose, since it is respiratory virus and is capable of limited replication in human bronchial epithelial cells without causing disease. The aim of the work is to design and study the vaccine properties of recombinant Sendai virus, Moscow strain, expressing secreted receptor-binding domain of SARS-CoV-2 Delta strain S protein (RBDdelta) during a single intranasal immunization.
Materials and methods: Recombinant Sendai virus carrying insertion of RBDdelta transgene between P and M genes was constructed using reverse genetics and synthetic biology methods. Expression of RBDdelta was analyzed by Western blot. Vaccine properties were studied in two models: Syrian hamsters and BALB/c mice. Immunogenicity was evaluated by ELISA and virus-neutralization assays. Protectiveness was assessed by quantitation of SARS-CoV-2 RNA in RT-PCR and histological analysis of the lungs.
Results: Based on Sendai virus Moscow strain, a recombinant Sen-RBDdelta(M) was constructed that expressed a secreted RBDdelta immunologically identical to natural SARS-CoV-2 protein. A single intranasal administration of Sen-RBDdelta(M) to hamsters and mice significantly, by 15 and 107 times, respectively, reduced replicative activity of SARS-CoV-2 in lungs of animals, preventing the development of pneumonia. An effective induction of virus-neutralizing antibodies has also been demonstrated in mice.
Conclusion: Sen-RBDdelta(M) is a promising vaccine construct against SARS-CoV-2 infection and has a protective properties even after a single intranasal introduction.
Введение. Одним из наиболее удобных, безопасных и эффективных способов профилактики респираторных инфекций, включая COVID-19, является интраназальная вакцинация с использованием живых векторных вакцин на основе непатогенных или слабопатогенных для человека вирусов. Вирус Сендай как нельзя лучше подходит для этих целей, поскольку он является респираторным вирусом и способен, не вызывая заболевания, ограниченно реплицироваться в клетках бронхиального эпителия человека. Цель работы конструирование и изучение вакцинных свойств рекомбинантного варианта вируса Сендай штамма Москва, экспрессирующего секретируемый рецептор-связывающий домен S-белка SARS-CoV-2 штамма дельта (RBDdelta), при однократной интраназальной иммунизации. Материалы и методы. Рекомбинанный вариант вируса Сендай штамма Москва, несущий встройку трансгена RBDdelta между генами Р и М, сконструирован методами обратной генетики и синтетической биологии. Экспрессию трансгена RBDdelta оценивали методом вестерн-блоттинга. Иммуногенность и протективность вакцины исследовали на двух моделях: сирийских хомяках и мышах линии BALB/c. Иммуногенность оценивали методами ИФА и в реакции вируснейтрализации. Протективность оценивали по уровню снижения репликации вируса SARS-CoV-2 в тканях носовой полости и лёгких методом количественной ОТ-ПЦР-РВ у вакцинированных животных, а также гистологическим анализом лёгких. Результаты. На основе штамма Москва вируса Сендай сконструирован рекомбинантный вариант Sen-RBDdelta(M), экспрессирующий секретируемую форму RBDdelta, которая иммунологически идентична природному RBD S-белка SARS-CoV-2. Однократное интраназальное введение Sen-RBDdelta(M) сирийским хомякам и мышам линии BALB/c значимо в 15 и 107 раз соответственно снижает репликативную активность SARS-CoV-2 в лёгких животных, предотвращая развитие пневмонии. На мышиной модели также показана эффективная индукция вируснейтрализующих антител против дельта-штамма SARS-CoV-2. Заключение. Рекомбинантный вариант вируса Сендай штамма Москва Sen-RBDdelta(M) является перспективным вакцинным конструктом в отношении инфекции SARS-CoV-2 и обладает протективными свойствами уже при однократном интраназальном введении.
Keywords: RBD; SARS-CoV-2; Sendai virus; immunogenicity; protectiveness; recombinant variant of the virus.