Аннотация
Исследование направлено на оценку влияния состава и размера микро- и наночастиц (МЧ, НЧ) на иммуногенность связанного с ними белкового антигена. Для сравнительного анализа были получены МЧ и НЧ на основе поли(молочной кислоты) (ПМК) и блок-сополимера поли(этиленгликоля) с поли(молочной кислотой) (ПЭГ-б-ПМК). Для ковалентной модификации всех типов полимерных частиц был использован рекомбинантный белок слияния бета2-микроглобулин человека с зеленым флуоресцентным белком Superfolder (β2M-sfGFP). Иммобилизация модельного белка β2M-sfGFP проведена на поверхности частиц за счет реакции активированных сложных эфиров с аминогруппами белка. Иммунизация мышей с использованием комплексного антигена (белок β2M-sfGFP, иммобилизованный на поверхности МЧ и НЧ разных составов) проводилась в четыре этапа. Иммуногенность оценивалась по уровню специфических антител к sfGFP с помощью иммуноферментного анализа. Результаты показали значительное увеличение уровня антител в контрольных группах, которые были иммунизированы смесью модельного белка и частиц разной природы и размеров, по сравнению с опытными группами, которые были иммунизированы конъюгатами соответствующих частиц с модельным белком. В опытных группах наибольшее количество специфических антител было выявлено в случае иммунизации мышей конъюгатом белка и НЧ на основе ПМК или ПЭГ-б-ПМК. Введение блока ПЭГ в состав ПМК не оказало существенного влияния на иммуногенность белка, в то время как размер частиц имел существенное значение. НЧ на основе ПМК или ПЭГ-б-ПМК демонстрировали более высокую иммуногенность по сравнению с МЧ таких же составов, что может быть использовано в практических целях для разработки вакцин (НЧ-белок) или «систем-ловушек» (МЧ-белок), связывающих проникшие в организм вирусы.
Литература
Basinska T, Gadzinowski M, Mickiewicz D, Slomkowski S (2021) Functionalized Particles Designed for Targeted Delivery. Polymers (Basel) 13:2022. https://doi.org/10.3390/polym13122022
Kaba SA, Brando C, Guo Q, Mittelholzer C, Raman S, Tropel D, Aebi U, Burkhard P, Lanar DE (2009) A Nonadjuvanted Polypeptide Nanoparticle Vaccine Confers Long-Lasting Protection against Rodent Malaria. J Immunol 183:7268–7277. https://doi.org/10.4049/jimmunol.0901957
Cappellano G, Abreu H, Casale C, Dianzani U, Chiocchetti (2021) Nano-Microparticle Platforms in Developing Next-Generation Vaccines. Vaccines 9:606. https://doi.org/10.3390/vaccines9060606
Polyakov D, Sinitsyna E, Grudinina N, Antipchik M, Sakhabeev R, Korzhikov-Vlakh V, Shavlovsky M, Korzhikova-vlakh E, Tennikova T (2021) Polymer Particles Bearing Recombinant LEL CD81 as Trapping Systems for Hepatitis C Virus. Pharmaceutics 13: 672. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics1305067
Guryanov I, Cipriani S, Fiorucci S, Zashikhina N, Marchianò S, Scarpelli P, Korzhikov-Vlakh V, Popova E, Korzhikova-Vlakh E, Biondi B, Formaggio F, Tennikova T (2017) Nanotraps with biomimetic surface as decoys for chemokines. Nanomedicine Nanotechnology, Biol Med 13:2575–2585. https://doi.org/10.1016/j.nano.2017.07.006
Bajracharya R, Song JG, Patil BR, Lee SH, Noh H-M, Kim D-H, Kim G-L, Seo S-H, Park J-W, Jeong SH, Lee CH, Han H-K (2022) Functional ligands for improving anticancer drug therapy: current status and applications to drug delivery systems. Drug Deliv 29:1959–1970. https://doi.org//10.1080/10717544.2022.2089296
Islam Y, Leach AG, Smith J, Pluchino S, Coxonl CR, Sivakumaran M, Downing J, Fatokun AA, Teixidò M, Ehtezazi T (2020) Peptide based drug delivery systems to the brain. Nano Express 1:012002. https://doi.org/10.1088/2632-959X/ab9008
Sinyakov MS, Dror M, Lublin-Tennenbaum T, Salzberg S, Margel S, Avtalion RR (2006) Nano- and microparticles as adjuvants in vaccine design: Success and failure is related to host natural antibodies. Vaccine 24:6534–6541. https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2006.06.021
Jiskoot W, van Schie RMF, Carstens MG, Schellekens H (2009) Immunological Risk of Injectable Drug Delivery Systems. Pharm Res 26:1303–1314. https://doi.org/10.1007/s11095-009-9855-9
Alqahtani MS, Syed R, Alshehri M (2020) Size-Dependent Phagocytic Uptake and Immunogenicity of Gliadin Nanoparticles. Polymers (Basel) 12:2576. https://doi.org/10.3390/polym12112576
Baranov M V., Kumar M, Sacanna S, Thutupalli S, van den Bogaart G (2021) Modulation of Immune Responses by Particle Size and Shape. Front Immunol 11:607945. https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.607945
Ulery BD, Nair LS, Laurencin CT (2011) Biomedical applications of biodegradable polymers. J Polym Sci Part B Polym Phys 49:832–864. https://doi.org/10.1002/polb.22259
Seyednejad H, Ghassemi AH, Van Nostrum CF, Vermonden T, Hennink WE (2011) Functional aliphatic polyesters for biomedical and pharmaceutical applications. J Control Release 152:168–176. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2010.12.016
Lee D, Rejinold N, Jeong S, Kim Y-C (2018) Stimuli-Responsive Polypeptides for Biomedical Applications. Polymers (Basel) 10:830. https://doi.org/10.3390/polym10080830
Farasati Far B, Naimi-Jamal MR, Safaei M, Zarei K, Moradi M, Yazdani Nezhad H (2022) A Review on Biomedical Application of Polysaccharide-Based Hydrogels with a Focus on Drug Delivery Systems. Polymers (Basel) 14:5432. https://doi.org/10.3390/polym14245432
Butcher NJ, Mortimer GM, Minchin RF (2016) Unravelling the stealth effect. Nat Nanotechnol 11:310–311. https://doi.org/10.1038/nnano.2016.6
Suk JS, Xu Q, Kim N, Hanes J, Ensign LM (2016) PEGylation as a strategy for improving nanoparticle-based drug and gene delivery. Adv Drug Deliv Rev 99(Pt A):28–51. https://doi.org/10.1016/j.addr.2015.09.012.
Romberg B, Metselaar J, Baranyi L, Snel C, Bunger R, Hennink W, Szebeni J, Storm G (2007) Poly(amino acid)s: Promising enzymatically degradable stealth coatings for liposomes. Int J Pharm 331:186–189. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2006.11.018
Wang Yan, Wen Qu, Choi H. Stephanie (2016) FDA’s Regulatory Science Program for Generic PLA/ PLGA-Based Drug Products. Am Pharm Rev June 15:188841.
Elmowafy EM, Tiboni M, Soliman ME (2019) Biocompatibility, biodegradation and biomedical applications of poly(lactic acid)/poly(lactic-co-glycolic acid) micro and nanoparticles. J Pharm Investig 2019 494 49:347–380. https://doi.org/10.1007/s40005-019-00439-x
Sinitsyna E, Bagaeva I, Gandalipov E, Fedotova E, Korzhikov-Vlakh V, Tennikova T, Korzhikova-Vlakh E (2022) Nanomedicines Bearing an Alkylating Cytostatic Drug from the Group of 1,3,5-Triazine Derivatives: Development and Characterization. Pharmaceutics 14:2506. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14112506
Korzhikov-Vlakh V, Averianov I, Sinitsyna E, Nashchekina Y, Polyakov D, Guryanov I, Lavrentieva A, Raddatz L, Korzhikova-Vlakh E, Scheper T, Tennikova T (2018) Novel Pathway for Efficient Covalent Modification of Polyester Materials of Different Design to Prepare Biomimetic Surfaces. Polymers (Basel) 10:1299. https://doi.org/10.3390/polym10121299
Solovyov KV., Polyakov DS, Grudinina NA, Egorov V V., Morozova I V., Aleynikova TD, Shavlovsky MM (2011) Expression in E. coli and purification of the fibrillogenic fusion proteins ttr-sfgfp and β2M-sfGFP. Prep Biochem Biotechnol 41:337–349. https://doi.org/10.1080/10826068.2010.548433
Polyakov DS, Antimonova OI, Sakhabeev RG, Grudinina NA, Khodova AE, Sinitsyna ES, Korzhikov-Vlakh VA, Tennikova TB, Shavlovsky M (2017) Poly(lactic acid) nanoparticles influence on immunogenicity of the protein bound with them. Russ J Infect Immun 7: 123–129. https://doi.org/10.15789/2220-7619-2017-2-123-129.
Сахабеев РГ, Поляков ДС, Грудинина НА, Антимонова ОИ, Коржиков-Влах ВА, Аликпарова ЭР, Синицына ЕС, Шавловский ММ (2023) Фагоцитоз иммунными клетками полимерных микрочастиц, модифицированных белками. Цитология 65:376–383. [Sakhabeev RG, Polyakov DS, Grudinina NA, Antimonova OI, Korzhikov-Vlakh VA, Alikparova ER, Sinitsyna ES, Shavlovsky MM (2023) Phagocytosis of protein-modified polymer microparticles by immune cells. Cytology 65:376–383. (In Russ)]. https://doi.org/10.31857/S0041377123040119
Сахабеев РГ, Поляков ДС, Грудинина НА, Вишня АА, Козловская АА, Синицына ЕС, Коржиков-Влах ВА, Тенникова ТБ, Шавловский ММ. 2019. Гуморальный иммунный ответ на антиген, иммобилизованный на наночастицах из сополимера поли(молочной кислоты) и полиэтиленгликоля. Молекулярная медицина 17:32–36. [Sakhabeev RG, Polyakov DS, Grudinina NA, Vishnya AA, Kozlovskaia AA, Sinitsyna ES, Korzhikov-Vlakh VA, Tennikova TB, Shavlovsky MM (2019) The humoral immune response to the antigen immobilized on nanoparticles of copolymer of polylactic acid and polyethylene glycol. Molecular medicine 17:32–36. (I Russ)]. https://doi.org/10.29296/24999490-2019-03-06
Сахабеев РГ, Поляков ДС, Гошина АД, Вишня АА, Кудрявцев ИВ, Синицына ЕС, Коржиков-Влах ВА, Тенникова ТБ, Шавловский ММ (2021) Усиление специфического Т-клеточного иммунного ответа при иммобилизации антигена на микро- и наночастицах. Инфекция и иммунитет 11(4):777–783. [Sakhabeev RG, Polyakov DS, Goshina AD, Vishnya AA, Kudryavtsev IV, Sinitcina ES, Korzhikov-Vlakh VА, Tennikova TB, Shavlovsky MM (2021) Enhancing the specific T cell immune response against micro- and nanoparticle immobilized antigen. Russian Journal of Infection and Immunity. 11(4):777–783. (In Russ.)] https://doi.org/10.15789/2220-7619-ETS-1374