Живые ослабленные вакцины защитили мышей от легочной чумы

Бактерия Yersinia pestis, возбудитель чумы, стала причиной трех пандемий, унесших жизни более 200 миллионов человек. Во многих регионах чума остается распространенной болезнью — так, вспышка на Мадагаскаре в 2017 году привела к 2575 случаям инфекции, из которых 77% классифицировались как легочная форма. Против чумы разработаны рекомбинантные вакцины, основным компонентом которых служит капсульный антиген Y. pestis (F1). Однако в природе встречаются штаммы, лишенные F1, и от заражения ими существующие вакцины не защищают. Авторы статьи в Science Translational Medicine протестировали на мышах две живые ослабленные вакцины против чумы и показали, что сформированный ими иммунитет защищал от заражения до 100% животных. 

В основе вакцин — хорошо изученный штамм Y. pestis CO92, который был выделен из образца крови человека, умершего от легочной чумы в Колорадо в 1992 году. Ученые разработали два мутантных штамма, LMA и LMP, каждый из которых нес три делеции — в обоих штаммах были удалены гены, кодирующие липопротеин Брауна (lpp) и ацетилтрансферазу B (msbB). В LMA также делетировали локус прикрепления и инвазии (ail), а в LMP — плазминоген-активирующую протеазу (pla). 

Авторы вакцинировали мышей LMA или LMP — отдельно или в комбинации с вакциной на основе аденовирусного вектора Ad5-YFV. (Последняя кодирует три антигена чумной палочки — секреторный белок F (YscF), F1 и LcrV. Уже было показано, что при интраназальном введении она защищает 60–80% мышей от легочной чумы, но менее эффективна при внутримышечной инъекции.) 

Для экспериментов использовали животных дикого типа или с нокаутом интерферона-γ (IFN-γ), по 10 животных в каждой группе, вакцинацию проводили двумя дозами с интервалом в 21 день. Никаких побочных эффектов не наблюдалось. На 46-й день эксперимента авторы собрали селезенки и бронхоальвеолярную жидкость (БАЛЖ) у пяти мышей для иммунологического анализа. На 53-й день оставшихся животных заражали 25-кратной полулетальной дозой (LD₅₀) штамма CO92. Во всех случаях вакцинированные мыши были полностью защищены от инфекции, тогда как 100% контрольных животных погибали через 3–4 дня после заражения. 

Через неделю всех вакцинированных мышей повторно заражали интраназально, увеличив дозу до 10 000 LD₅₀. В большинстве групп защита оставалась 100%-ной, за исключением мышей с нокаутом IFN-γ, которые получали только живую ослабленную вакцину — в этом случае защита снизилась до 80%.

Ученые измерили уровни секреторного иммуноглобулина А (IgA), специфичного к антигену F1V (он образуется при слиянии F1 и LcrV), в сыворотке крови и БАЛЖ мышей дикого типа. Независимо от схемы вакцинации, титры антител после нее были повышены по сравнению с контролем, то есть у животных развивался системный и легочный иммунитет. 

Гистологический анализ селезенки, собранной на 46-й день, показал, что у вакцинированных мышей (как дикого типа, так и с нокаутом IFN-γ) возрастала доля B-клеток в герминативных центрах. Кроме того, после стимуляции рекомбинантным F1V в селезенке вакцинированных мышей дикого типа возрастала доля IFN-γ+ CD4+ и IFN-γ+ CD8+ Т-клеток по сравнению с невакцинированными. Аналогичным образом, у всех вакцинированных мышей дикого типа, но не с нокаутом IFN-γ, возрастала доля Т-клеток, продуцирующих IL-2 и IL-4. 

Существует три биовара Y. pestis — Orientalis, Medievalis и Antiqua, — которые, как считается, связаны с тремя историческими пандемиями чумы. Ученые интраназально заражали иммунизированных мышей Y. pestis CO92 (Orientalis), его мутантным вариантом, лишенным F1, а также штаммами KIM6 (Medievalis) или Nepal 516 (Antiqua). Уровень защиты варьировал в зависимости от выбранной комбинации — у мышей, вакцинированных LMA и Ad5-YFV, наблюдалась полная защита от всех четырех штаммов, а вакцинация LMP Ad5-YFV защитила 70% мышей от F1-негативного штамма и 100% — от всех остальных. В сыворотке крови животных при этом наблюдались высокие титры IgG к F1V. 

Интересно, что защита от заражения Y. pestis сохранялась и у мышей с нокаутом рецепторов IFN-α, IFN-β и IFN-γ. Авторы предполагают, что хотя IFN-γ участвует в иммунном ответе при вакцинации, он не является необходимым для защиты от легочной чумы. Кроме того, защитный эффект вакцинации наблюдался и у мышей, которым вводили антитела к CD4 или CD8, чтобы истощить соответствующие популяции Т-клеток. 

Таким образом, комбинация живых ослабленных вакцин с аденовирусной вакциной обеспечила как системный, так и местный иммунитет у мышей, обеспечивая более надежную защиту от легочной чумы, чем одна только аденовирусная вакцина.

Возбудитель чумы может становиться менее смертоносным, но более трансмиссивным