Лаборатория инфекционной иммунологии

Наша цель: трансляция фундаментальных исследований иммунной системы в разработку новых подходов управления инфекционными заболеваниями.

Направления исследований

Исследование механизмов формирования протективного иммунного ответа

Инфекционные заболевания продолжают оставаться значимой социальной проблемой, а наилучшим методом контроля распространения инфекций на сегодняшний день является вакцинация, широкое распространение которой в XX веке позволило существенно снизить смертность от инфекций. Однако в настоящее время вакцинация и противодействие инфекциям продолжают оставаться вопросами, требующими постоянного внимания как эпидемиологов, так и инфекционистов и иммунологов. Изобретение первой вакцины Эдвардом Дженнером в 1796 году открыло широкий пласт для дальнейших исследований, однако более подробно трактовать основы и особенности развития иммунных реакций стало возможно лишь в конце XX века с открытием разнообразия иммунных клеток, особенностей их функций и пластичности.

Ответ иммунитета может быть очень разноплановым – как негативным, так и позитивным с точки зрения защиты от инфекции. Поэтому следует особо акцентировать внимание на формировании именно протективного иммунного ответа. Одной из основных задач лаборатории инфекционной иммунологии является изучение механизмов формирования протективного иммунного ответа, а также способов оценки протективности иммунитета.

Для реализации данного проекта в лаборатории используются методики пробоподготовки антигена, включая сведение антигена с адъювантом, иммунизация модельных животных, разделение крови на фракции, оценка гуморального иммунного ответа с помощью комплекса методов иммуноферментного анализа, в т.ч. нейтрализующей активности антител, масс-спектрометрия, оценка показателей клеточного ответа иммунной системы как в экспериментах in vitro на клеточных моделях 2D и 3D, так и в экспериментах in vivo современными подходами системной иммунологии, методами проточной цитофлуориметрии, клеточного сортинга, ELISPOT, иммуноферментного анализа, и оценка уровня экспрессии цитокинов иммунными клетками, ELISPOT, проточная цитометрия и клеточный сортинг.

Прикладное значение данных исследований немаловажно, так как позволяет оценивать, прогнозировать и модулировать иммунный ответ против инфекционных заболеваний на основании полученных данных.

Изучение побочных эффектов специфического иммунного ответа

Последние данные свидетельствуют о том, что иммунный ответ может быть не просто полезным, но патологическим, приводящим к усилению инфекции. Причем это может быть связано не только с инфекцией непосредственно при заболевании, когда чрезмерная иммунная реакция приводит к развитию аутоиммунного процесса – т.е. к атаке иммунитета на собственные клетки хозяина, но и с долгосрочными патологическими побочными эффектами после перенесенных инфекционных заболеваний, например, повсеместно наблюдаемые сегодня и обусловленные COVID-19 (так называемый постковидный синдром, или ПКС (англ. Post-COVID, PTC), персистирующий ковид, или лонг-ковид. Последние исследования показывают, что это связано не столько с патологиями и дисфункциями, которые возникают непосредственно во время заболевания, но в значительной степени именно с негативным воздействием иммунного ответа на инфекцию, как, например, при выработке низкоавидных антител на антигены вируса и их связыванием с нормальными белками хозяина. Также побочные эффекты могут быть вызваны дисбалансом звеньев клеточного иммунного ответа на инфекцию, который может приводить к развитию аутоиммунной реакции, потере толерантности клеток к иммунному ответу. Связь данных патологий сейчас является предметом активных исследований.

Изучение фундаментальных основ формирования указанных эффектов имеет несомненную практическую значимость, поскольку предотвращение пост-инфекционных осложнений, рациональный дизайн вакцинных препаратов и снижение временных затрат на их апробацию способствуют как улучшению качества жизни и сохранению здоровья и благополучия населения, так и снижает риски, связанные с возможностью неэффективных разработок новых кандидатных вакцинных препаратов.

Оценка протективности и безопасности потенциальных вакцинных препаратов

В период наиболее острого начального периода пандемии COVID-19, обществу потребовалась быстрая реакция на новую инфекцию. Поэтому методы эпидемиологического контроля были достаточно серьезными и включали меры по локдауну. Но в последующем стало понятно, что в силу высокой контагиозности необходим ответ, в первую очередь, с точки зрения приобретения популяционного иммунитета. Экстренно одобренные вакцинные препараты получили повсеместное одобрение и стали активно использоваться на практике с целью достижения популяционного иммунитета. Ключевым звеном в клинических и доклинических исследованиях новых препаратов стала оценка протективности формирующегося иммунного ответа.

На основе исследований механизмов протективности иммунного ответа исследователи по всему миру смогли быстро отобрать те иммунные корреляты протективности, которые позволили с достаточной степенью уверенности спрогнозировать эффективность вакцин на практике. Для COVID-19 очень быстро стало понятно, что вирулентность данного патогена значительно снижается в случае нейтрализации вируса антителами против поверхностного белка Spike, поэтому первоначальный дизайн большинства практически используемых вакцин включает в себя данный белок. Позднее стали понятны и детали данного протективного специфического иммунного ответа: белок Spike связывается своим рецептор-связывающим доменом с клеткой человека через рецептор ACE-2. Блокирование данного взаимодействия препятствует проникновению SARS-CoV-2, вируса вызывающего COVID-19, внутрь клетки человека, и таким образом снижает вирулентность вируса или вовсе предотвращает инфекцию. Таким образом, изучение протективности привело к возникновению вакцин нового поколения на основе RBD-антигена – субъединичных вакцин. В рамках лаборатории изучаются особенности таких вакцин нового поколения.

Научные интересы

Выявление и изучение иммунных детерминант восприимчивости и протективности при инфекционных заболеваниях.
Изучение иммунологической регуляции инфекционных, воспалительных и аутоиммунных заболеваний.
Математический и биоинформатический анализ и моделирование функций иммунитета.
Механизмы клеточно-опосредованного иммунного ответа и иммунопатологии. Роль антигенпрезентирующих клеток и Т-клеточного звена.
Изучение роли В-клеток памяти, репертуара и функции антител.
Влияние коинфекции на иммунный ответ, восприимчивость и тяжесть заболеваний.
Использование подходов системной иммунологии для разработки и тестирования кандидатных вакцинных препаратов.

Методы, применяемые в лаборатории

Биоинформатический анализ последовательностей и структур белковых молекул, в т.ч. методы рационального дизайна вакцин.
Методы подготовки антигена и сведение его с адъювантом, формуляция вакцинных препаратов и подбор доз.
Методы синтеза потенциальных белков-антигенов.
Иммунизация модельных животных, работа с выделенными биопрепаратами и пробоподготовка для анализа.
Иммуноферментный анализ, оценка уровня специфических антител и нейтрализующей активности.
Количественная ПЦР для оценки уровня экспрессии цитокинов.
Работа с культурами иммунных клеток – in vitro 2D, 3D культивирование.
Проточная цитофлуориметрия, иммунофенотипирование, клеточный сортинг.
Оценка клеточного иммунитета методом ELISPOT.

Публикации

Lyamina S, Baranovskii D, Kozhevnikova E, Ivanova T, Kalish S, Sadekov T, Klabukov I, Maev I, Govorun V. Mesenchymal stromal cells as a driver of inflammaging. Int J Mol Sci 2023, 24, 6372. doi.org/10.3390/ijms24076372

Шокина ВА, Матюшкина ДС, Кривонос ДВ, Манувера ВА, Широков ДА, Харлампиева ДД, Лазарев ВН, Павленко АВИльина ЕН, Румянцев АГ, Румянцев СА, Иванов КП, Хромова ПА, Баклаушев ВП, Корицкий АВ, Куропаткин ВА, Москалева ЕВ, Огарков ОБ, Орлова ЕА, Петрова АГ, Поженько НС, Пушкарь ДЮ, Колонтарев КБ, Колышкина НА, Рычкова ЛВ, Самойлов АС, Синьков ВВ, Соловьева СВ, Троицкий АВ, Удалов ЮД, Юсубалиева ГМ, Говорун ВМ. Гуморальный иммунный ответ на линейные и конформационные эпитопы SARS-CoV-2 у пациентов с COVID-19. Иммунология 2023, 44 (1): 38-52. doi.org/10.33029/0206-4952-2023-44-1-38-52

Kudriavtsev AV, Vakhrusheva AV, Kryuchkov NA, Frolova ME, Blagodatskikh KA, Ivanishin TV, Djonovic M, Romanovskaya-Romanko EA, Kovalenko AN, Lioznov DA, Zubkova TG, Teplykh SV, Oseshnyuk RA, Stukova MA, Isaev AA, Krasilnikov IV. Safety and Immunogenicity of Betuvax-CoV-2, an RBD-Fc-Based SARS-CoV-2 Recombinant Vaccine: Preliminary Results of the First-in-Human, Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Phase I/II Clinical Trial. Vaccines 2023; 11(2):326. doi.org/10.3390/vaccines11020326

Krasilnikov IV, Kudriavtsev AV, Vakhrusheva AV, Frolova ME, Ivanov AV, Stukova MA, Romanovskaya-Romanko EA, Vasilyev KA, Mushenkova NV, Isaev AA. Design and Immunological Properties of the Novel Subunit Virus-like Vaccine against SARS-CoV-2. Vaccines 2022; 10(1):69. doi.org/10.3390/vaccines10010069

Matyushkina D, Shokina V, Tikhonova P, Manuvera V, Shirokov D, Kharlampieva D, Lazarev V, Varizhuk A, Vedekhina T, Pavlenko A, Penkin L, Arapidi G, Pavlov K, Pushkar D, Kolontarev K, Rumyantsev A, Rumyantsev S, Rychkova L, Govorun V. Autoimmune Effect of Antibodies against the SARS-CoV-2 Nucleoprotein. Viruses 2022, 14, 1141. doi.org/10.3390/v14061141

Kudriavtsev AV, Vakhrusheva AV, Novoseletsky VN, Bozdaganyan ME, Shaitan KV, Kirpichnikov MP, Sokolova OS. Immune Escape Associated with RBD Omicron Mutations and SARS-CoV-2 Evolution Dynamics. Viruses 2022; 14(8):1603. doi.org/10.3390/v14081603

Shneider A, Kudriavtsev A, Vakhrusheva A. Can melatonin reduce the severity of COVID-19 pandemic? Int Rev Immunol 2020, 39(4), 153-162. doi.org/10.1080/08830185.2020.1756284

Galeeva J, Babenko V, Bakhtyev R, Baklaushev V, Balykova L, Matyushkina D, Musarova V, et al. 16S rRNA gene sequencing data of the upper respiratory tract microbiome in the SARS-CoV- 2 infected patients. Data in Brief 2022 Feb; 80. doi: 10.1016/j.dib.2021.107770.

Svetlova J, Gustin D, Manuvera V, Shirokov D, Shokina V, Matyushkina D et al. Microarray Profiling of Vaccination-Induced Antibody Responses to SARS-CoV-2 Variants of Interest and Concern. Int J Mol Sci. 2022 Oct 30;23(21):13220. doi: 10.3390/ĳms232113220.