Актуальность

epidemiology

Эпидемиология и Вакцинопрофилактика

Epidemiology and Vaccinal Prevention

2073-30462619-0494

«Numicom» LLC

10.31631/2073-3046-2020-19-5-4-17

epidemiology-1080

Research Article

ПРОБЛЕМНАЯ СТАТЬЯ

PROBLEM-SOLVING ARTICLE

Вакцины против Covid-19: сравнительная оценка рисков аденовирусных векторов

Vaccines against Covid-19: the Comparative Estimates of Risks in Adenovirus Vectors

Харченко

Е. П.

Kharchenko

E. P.

Евгений Петрович Харченко – доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник

194223, Санкт-Петербург, пр. Тореза, 44

Eugene P. Kharchenko – Dr. Sci. (Biol.), leader researcher

194223, St. Petersburg, Toreza pr., 44

neuro.children@mail.ru

ФГБУН «Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова» РАНРоссияSechenov Institute of Evolutionary Physiology and BiochemistryRussian Federation

2020

10112020

195417

2020

Харченко Е.П.

Kharchenko E.P.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.epidemvac.ru/jour/article/view/1080

Актуальность

Актуальность. Три вакцины, сконструированные на основе разных аденовирусных векторов, несущих S-белок коронавируса SARS-Cov-2, уже находятся на третьей стадии клинических испытаний. Из них оксфордская вакцина СhAdOx1 nCov-19 вызвала у испытуемых неврологические осложнения.

Цель данного исследования состояла в иммуноинформационном анализе белков аденовирусов и нервной и иммунной систем человека на содержание в них гомологичных последовательностей, в оценке потенциальных рисков использования аденовирусных векторов и обсуждении возможных механизмов индуцирования ими иммунного поражения нервной системы.

Материалы и методы

Материалы и методы. Для компьютерного анализа были использованы последовательности 449 белков нервной системы и 278 белков ИС человека. В анализ были включены 8 структурных белков аденовирусов (таблицы 1-3) НАд5, НАд26 , ChАдY25 и SAd3, а также S-белок коронавируса SARS-Cov-2. Источником первичных структур белков служили доступные по Интернету базы данных (www.ncbi.nlm.nih.gov, www.nextprot.org, http://viralzone.expasy.org.

Результаты

Результаты. Среди исследованных штаммов аденовирус ChАdY25 отличался наиболее высоким содержанием последовательностей, гомологичных белкам нервной системы человека (а также к белкам иммунной системы), которые могли бы индуцировать иммуновоспалительное повреждение в организме. У аденовируса НАд26 наименьшее количество гомологичных последовательностей.

Заключение

Заключение. Среди исследованных аденовирусных векторов у аденовируса ChАdY25, используемого в оксфордской вакцине СhAdOx1nCov-19, потенциально наибольший риск вызывать неврологические осложнения из-за высокой иммунной уязвимости нервной системы.

Relevance

Relevance. The vaccine against the SARS-Cov-2 coronavirus is considered as the most promising approach to curb (tame) a current pandemic and prevent new one. Three vaccines (AstraZeneca’s СhAdOx1 nCov-19, CanSino’s vaccine and Russia’s Sputnik V one) are in Phase III clinical trials and have the S protein as immunogen but different adenovirus vectors. It is known adverse neurological events associated with the СhAdOx1 nCov-19 vacсine.

Aim is to investigate the distribution of homologous sequences of adenovirus proteins in human nervous and immune systems proteins, estimate potential risks of using adenovirus vectors in vaccines and discuss possible mechanisms inducing immune damage in the nervous system.

Materials and methods

Materials and methods. For the computer analysis of peptide (immune epitope) relationship between adenovirus structural proteins and human proteins, the search of homologous sequences was made. All protein sequences were used from databases available on the INTERNET.

Results

Results. Among adenoviruses (НАд5, НАд26 , ChАдY25, and SAd3) ChАдY25 has the highest content of sequences homologous to human nervous system proteins that may be the cause of autoimmune complications in vaccination.

Conclusion

Conclusion: In AstraZeneca’s СhAdOx1 nCov-19 vaccine there are a large number of peptide sequences homologous to human nervous system proteins and it allows to predict the possible risks with this vaccine.

вакциныаденовирусывекторыCovid-19нервная системаосложнения

vaccinesCovid-19adenovirusesvectorcomplicationnervous system

References1

Logunov DY, Dolzhikova IV, Zubkova OV, et al. Safety and immunogenicity of an rAd26 and rAd5 vector-based heterologous prime-boost COVID-19 vaccine in two formulations: two open-label, non-randomised phase 1/2 studies from Russia. Lancet 2020; published online Sept 4. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)31866-3.

Zhu F-C, Guan X-H, Li Y-H, et al. Immunogenicity and safety of a recombinant adenovirus type-5-vectored COVID-19 vaccine in healthy adults aged 18 years or older: a randomised, double-blind, placebocontrolled, phase 2 trial. Lancet 2020;396:479–88. DOI:10.1016/S0140-6736(20)31605-6 (2020).

Folegatti PM, Ewer KJ, Aley PK, et al. Safety and immunogenicity of the ChAdOx1 nCoV-19 vaccine against SARS-CoV-2: a preliminary report of a phase 1/2, single-blind, randomised controlled trial. Lancet. 2020;396:467–78. DOI:10.1016/S0140-6736(20)31604-4 (2020).

Ahmed SS, Volkmuth W, Duca J, et all. Antibodies to influenza nucleoprotein cross-react with human hypocretin receptor 2. Sci. Transl. Med. 2015;7(294).ra105. DOI: 10.1126/scitranslmed.aab2354.

Харченко Е. П. Иммуноэпитопный континуум родства белков и полиреактивность и аутореактивность антител. Медицинская иммунология. 2015. Т. 17, №. 4. C. 335–346. DOI:10.15789/1563-0625-2015-4-335-346.

Kharchenko EP. Immune epitope continuum of the protein relationships, poly- and autoreactivity of antibodies. Medical Immunology. 2015;17(4):335–346 (In Russ.). doi: 10.15789/1563-0625-2015-4-335-346.

Galea I, Bechmann I, Perry VH. What is immune privilege (not)? Trends in Immunology.2006;28(1):12–8. DOI: 10.1016/j.it.2006.11.004.

Харченко Е. П Артериальная гипертония: расширяющийся патогенетический континуум и терапевтические ограничения. Терапевтический Архив 1, 2015:100–104. doi:10.17116/terarkh2015871100-104.

Kharchenko EP. Arterial hypertension: An expanding pathogenic continuum and therapeutic limitations. Terapevticheskii arkhiv. 2015. 87(1) :100-104 DOI: 10.17116/terarkh2015871100-104.

Kharchenko EP, Tel’nova MN. Brain Plasticity: Limitations and Possibilities. Neuroscience and Behavioral Physiology, 2018;48(5):603 –607. DOI 10.1007/s11055-018-0606-4.

Wang X., Prins B.P., Snieder S.S. et al. Beyond genome-wide association studies: new strategies for identifying genetic determinants of hypertension. Curr Hypertens Rep 2011;13:442–451. DOI:10.1007/s11906-011-0230-y.

van Empel VPM, De Windt LJ, Martins PAC. Circulating miRNAs: reflecting or affecting cardiovascular disease? Curr Hypertens Rep. 2012;14:498–509. DOI: 10.1007/s11906-012-0310-7.

Milagritos DT, Samba OS, Birahim PN, et al. Safety, reactogenicity, and immunogenicity of a chimpanzee adenovirus vectored Ebola vaccine in adults in Africa: a randomised, observer-blind, placebo-controlled, phase 2 trial. Lancet 2020. DOI:10.1016/S1473-3099(20)30016-5.

Krammer, F. SARS-CoV-2 vaccines in development. Nature DOI:10.1038/s41586-020-2798-3 (2020).

Харченко Е. П. Коронавирус SARS-Cov-2: сложности патогенеза, поиски вакцин и будущие пандемии. Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020; 19(3):4– 20. DOI: 10.31631/2073-3046-2020-19-3-4-20.

Kharchenko EP. The Coronavirus SARS-Cov-2: the Complexity of Infection Pathogenesis, the Search of Vaccines and Possible Future Pandemics. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2020;19(3):4–20 (In Russ.). https://doi:10.31631/2073-3046-2020-19-3-4-20.

Arvin AM, Fink K, Schmid MA. et al. A perspective on potential antibody-dependent enhancement of SARS-CoV-2. Nature. 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2538-8.

Харченко Е. П., Клименко М. Н. Иммунная уязвимость мозга. // Ж. неврологии и психиатрии. 2007;107:68–77.

Kharchenko EP, Klimenko MN. Immunnaya uyazvimost’ mozga // ZH.nevrologii i psihiatrii. 2007;107:68–77 (In Russ.).

Pittock SJ, Vincent A. Introduction to autoimmune neurology. Hand. Clin Neurol. 2016;133:ix. DOI:10.1016/B978-0-444-63432-0.09991-6.

Engelhardt B, Ransohoff RM. The ins and outs of T-lymphocyte trafficking to the CNS: anatomical sites and molecular mechanisms. Trend Immunol. 2005;26(9):486–495. DOI: 10.1016/j.it.2005.07.004.

Rothstein TL, Griffin DO, Holodick NE, et al. Human B-1 cells take the stage. Annals of the New York Academy of Sciences. 2013;1285:97–114. DOI:10.1111/nyas.12137

Nagele EP, Han M, Acharya NK, et al. Natural IgG autoantibodies are abundant and ubiquitous in human sera, and their number is influenced by age, gender, and disease. PLoS ONE.2013;8(4): e60726. DOI: 10.1371/journal.pone.0060726.

Vargas ME, Watanabe J, Singh SJ, et al. Endogenous antibodies promote rapid myelin clearance and effective axon regeneration after nerve injury. Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 2010;107(26):11993–11998. DOI:10.1073/pnas.1001948107.

Schwartz-Albiez R, Monteiro RC, Rodriguez M, et al. Natural antibodies, intravenous immunoglobulin and their role in autoimmunity, cancer and inflammation. Clinical and Experimental Immunology. 2009;158(1);43–50. DOI:10.1111/j.1365-2249.2009.04026.x

Heuer L, Ashwood P, Schauer J, et al. Reduced levels of immunoglobulin in children with autism correlates with behavioral symptoms. Autism. Res. 2008;1(5):275–83. DOI:10.1002/aur.42.

Uccelli A, Aloisi F, Pistoia V. Unveiling the enigma of the CNS as a B-cell fostering. Trends Immunology. 2005;26(5):254–259. DOI: 10.1016/j.it.2005.02.009.

Alter A, Duddy M, Hebert S, et al. Determinants of human B-cell migration across brain endothelial cells. J.сImmunol. 2003;170(9):4497–4505. DOI: 10.4049/jimmunol.170.9.4497.

Derbinski J, Gäbler J, Brors B, et al. Promiscuous gene expression in thymic epithelial cells is regulated at multiple levels. JEM, 2005;202(10):33–45. DOI:10.1084/jem.20050471.

Mathis D, Benoist C. Aire. Annu. Rev. Immunol. 2009;27:287–312. DOI:10.1146/annurev.immunol.25.022106.141532.

Theofilopoulos AN, Kono DH, Baccala R. The multiple pathways to autoimmunity. Nature Immunology. 2017;18(7):716–724. DOI:10.1038/ni.3731.

Fletcher AL, Malhotra D, Turley SJ. Lymph node stroma broaden the peripheral tolerance paradigm. Trends in Immunology.2011;32(1):12–18. DOI:10.1016/j.it.2010.11.002.

McCarthy BJ, Nishiura JT, Doenecke D, et al. Transcription and chromatin structure. Cold Spring Harbor Sympos. Quant. Biol. 1974;38:763–771. DOI:10.1101/sqb.1974.038.01.081.

Albert ML, Darnell RB. Paraneoplastic neurological degenerations: keys to tumor immunity. Nat. Rev. Cancer. 2004;4(1):36–44. DOI:10.1038/nrc1255.

Roberts WK, Darnell RB. Neurobiology of the paraneoplastic neurological degenerations. Cur. Opinion Immunol. 2004:16(5):616–622. DOI:10.1016/j.coi.2004.07.009.

Zinkernagel RM. Immune against solid tumors? Int J Cancer. 2001;93:1–10. DOI: 10.1002/ijc.1305.

Klein RS, Garber C, Howard N. Infectious immunity in the central nervous system and brain function . Nature Immunology. 2017;18(2):132–141. DOI:10.1038/ni.3656.

Klein R. S ., Hunter C . A . Protective and Pathological Immunity during Central Nervous System Infections. Immunity. 2017; 46(6):891-909. DOI: 10.1038/ni.3656.

Korber B, Fischer WM, Gnanakaran S, et al. Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARS-CoV-2. bioRxiv 2020.04.29.069054 (2020). https://doi.org/10.1101/2020.04.

Харченко Е. П. Коронавирус SARS-Cov-2: особенности структурных белков, контагиозность и возможные иммунные коллизии/Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2020;19(2):13–30. https://doi:10.31631/2073-3046-2020-19-2-13-30.

Kharchenko EP. The Coronavirus SARS-Cov-2: the Characteristics of Structural Proteins, Contagiousness, and Possible Immune Collisions. Epidemiology and Vaccinal Prevention. 2020; 19 (2):13–30 (In Russ.). https://doi:10.31631/2073-3046-2020-19-2-13-30.

Benton, DJ, Wrobel, AG, Xu, P, et al. Receptor binding and priming of the spike protein of SARS-CoV-2 for membrane fusion. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2772-0.

Virgin HW, Wherry EJ, Ahmed R. Redefining chronic viral infection. Cell. 2009;138(1):30–50. doi: 10.1016/j.cell.2009.06.036.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.