Сравнительный анализ трех генетических конструкций для доставки и экспрессии гена модифицированного однодоменного антитела в составе rAAV

Цели. Получить и сравнить эффективность трех вариантов rAAV, экспрессирующих ген модифицированного однодоменного антитела B11-Fc, специфичного к ботулиническому токсину типа А (BoNT/A) — rAAV-DJ-CMV-B11-Fc, rAAV-DJ-CASI-B11-Fc и scAAV-DJ-CMV-B11-Fc.

Методы. Для создания целевых конструкций и получения rAAV использовали систему AAV-DJ Packaging System (Cell Biolabs, США). Экспрессию гена антитела B11-Fc в составе полученных rAAV оценивали in vitro (клеточные линии HEK293, CHO-S и C2C12) и in vivo (мыши линии BALB/c) при помощи биослойной интерферометрии. Защитные свойства препаратов изучали на модели летальной интоксикации мышей BoNT/A.

Результаты. Препарат rAAV-DJ-CMV-B11-Fc показал высокий уровень продукции антитела B11-Fc как in vitro, так и in vivo без значимого снижения концентрации в течение как минимум 6 месяцев. Препараты rAAV-DJ-CASI-B11-Fc и scAAV-DJ-CMV-B11-Fc показали сравнимый уровень продукции B11-Fc как in vitro и in vivo, за исключением клеток C2C12, где rAAV-DJ-CASI-B11-Fc показал самую высокую эффективность. При изучении защитной активности препаратов против летальной дозы BoNT/A продемонстрировано, что в первые двое суток rAAV-DJ-CASI-B11-Fc и scAAV-DJ-CMV-B11-Fc обладают более выраженной активностью по сравнению с rAAV-DJ-CMV-B11-Fc. Однако на более поздних сроках, начиная с 3 месяца, препарат rAAV-DJ-CMV-B11-Fc демонстрирует наиболее выраженную защиту против высоких доз BoNT/A.

Выводы. Полученные в ходе исследования данные показывают, что для индукции защиты от BoNT/A на ранних сроках (24–48 ч) после введения следует применять препарат rAAV-DJ-CASI-B11-Fc, тогда как для индукции защиты от максимально высоких доз BoNT/A в долгосрочной перспективе следует использовать rAAV-DJ-CMV-B11-Fc. Исследования специфической активности препаратов на более поздних сроках после введения продолжаются.

1. Laursen N.S., Friesen R.H., Zhu X., Jongeneelen M., Blokland S., Vermond J., Van Eijgen A., Tang C., Van Diepen H., Obmolova G., van der Neut Kolfschoten M., et al. Universal protection against influenza infection by a multidomain antibody to influenza hemagglutinin. Science. 2018;362(6414):598–602. https://doi.org/10.1126/science.aaq0620

2. Esmagambetov I.B., Ryabova E.I., Derkaev A.A., Shcheblyakov D.V., Dolzhikova I.V., Favorskaya I.A., et al. rAAV expressing recombinant antibody for emergency prevention and long-term prophylaxis of COVID-19. Front. Immunol. 2023;14:1129245. https://doi.org/10.3389/fimmu.2023.1129245

3. Derkaev A.A., Ryabova E.I., Esmagambetov I.B., Shcheblyakov D.V., Godakova S.A., Vinogradova I.D., Noskov A.N., Logunov D.Y., Naroditsky B.S., Gintsburg A.L. rAAV expressing recombinant neutralizing antibody for the botulinum neurotoxin type a prophylaxis. Front. Microbiol. 2022;13:960937. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.960937

4. Godakova S.A., Noskov A.N., Vinogradova I.D., Ugriumova G.A., Solovyev A.I., Esmagambetov I.B., et al. Camelid VHHs fused to human fc fragments provide long term protection against botulinum neurotoxin a in mice. Toxins. 2019;11(8):464. https://doi.org/10.3390/toxins11080464

5. Рябова Е.И., Деркаев А.А., Есмагамбетов И.Б., Щебляков Д.В., Довгий М.А., Бырихина Д.В., Прокофьев В.В., Чемоданова И.П. Сравнение различных технологий получения рекомбинантного аденоассоциированного вируса в лабораторном масштабе. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2021;21(4):266–278. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2021-21-4-266-278

6. Деркаев А.А., Рябова Е.И., Есмагамбетов И.Б., Щебляков Д.В., Носков А.Н., Виноградова И.Д., Прокофьев В.В., Полянский Д.С.., Логунов Д.Ю., Гинцбург А.Л. Кандидатный препарат на основе модифицированных однодоменных антител для терапии ботулизма, вызванного ботулиническим токсином типа А. БИОпрепараты. Профилактика, диагностика, лечение. 2025;25(1):58–70. https://doi.org/10.30895/2221-996X-2025-591

7. Cabrera A., Edelstein H.I., Glykofrydis F., Love K.S., Palacios S., Tycko J., Zhang M., Lensch S., Shields C.E., Livingston M., Weiss R., et al. The sound of silence: Transgene silencing in mammalian cell engineering. Cell Syst. 2022;13(12):950–973. https://doi.org/10.1016/j.cels.2022.11.005

8. Xu L., Daly T., Gao C., Flotte T.R., Song S., Byrne B.J., Sands M.S.., Ponder K.P. CMV-β-actin promoter directs higher expression from an adeno-associated viral vector in the liver than the cytomegalovirus or elongation factor 1α promoter and results in therapeutic levels of human factor X in mice. Human Gene Ther. 2001;12(5):563–573. https://doi.org/10.1089/104303401300042500

9. Wang L., Bell P., Somanathan S., Wang Q., He Z., Yu H., McMenamin D., Goode T., Calcedo R., Wilson J.M. Comparative study of liver gene transfer with AAV vectors based on natural and engineered AAV capsids. Mol. Ther. 2015;23(12):1877–1887. https://doi.org/10.1038/mt.2015.179

10. Choi V.W., McCarty D.M., Samulski R.J. AAV hybrid serotypes: Improved vectors for gene delivery. Curr. Gene Ther. 2005;5(3):299–310. https://doi.org/10.2174/1566523054064968

11. Wang D., Tai P.W., Gao G. Adeno-associated virus vector as a platform for gene therapy delivery. Nature Rev. Drug Discov. 2019;18(5):358–378. https://doi.org/10.1038/s41573-019-0012-9

12. Brydon E.M., Bronstein R., Buskin A., Lako M., Pierce E.A., Fernandez-Godino R. AAV-mediated gene augmentation therapy restores critical functions in mutant PRPF31+/− iPSC-derived RPE cells. Mol. Ther. Methods Clin. Develop. 2019;15:392–402. https://doi.org/10.1016/j.omtm.2019.10.014

13. Xing M., Wang X., Chi Y., Zhou D. Gene therapy for colorectal cancer using adenovirus-mediated full-length antibody, cetuximab. Oncotarget. 2016;7(19):28262. https://doi.org/10.18632/oncotarget.8596

14. Hollidge B.S., Carroll H.B., Qian R., Fuller M.L., Giles A.R., Mercer A.C., Danos O., Liu Y., Bruder J.T., Smith J.B. Kinetics and durability of transgene expression after intrastriatal injection of AAV9 vectors. Front. Neurol. 2022;13:1051559. https://doi.org/10.3389/fneur.2022.1051559

15. McCarty D.M. Self-complementary AAV vectors; advances and applications. Mol. Ther. 2008;16(10):1648–1656. https://doi.org/10.1038/mt.2008.171

16. Yokoi K., Kachi S., Zhang H.S., Gregory P.D., Spratt S.K., Samulski R.J., Campochiaro P.A. Ocular gene transfer with self-complementary AAV vectors. Investigative Ophthalmology & Visual Science (IOVS). 2007;48(7):3324–3328. https://doi.org/10.1167/iovs.06-1306

17. Rincon M.Y., de Vin F., Duqué S.I., Fripont S., Castaldo S.A., Bouhuijzen-Wenger J., Holt M.G. Widespread transduction of astrocytes and neurons in the mouse central nervous system after systemic delivery of a self-complementary AAV-PHP.B vector. Gene Ther. 2018;25(2):83–92. https://doi.org/10.1038/s41434-018-0005-z

18. Wu T., Töpfer K.., Lin S.W., Li H., Bian A., Zhou X.Y., High K.A., Ertl H.C. Self-complementary AAVs induce more potent transgene product-specific immune responses compared to a single-stranded genome. Mol. Ther. 2012;20(3):572–579. https://doi.org/10.1038/mt.2011.280

19. McCarty D.M., Monahan P.E., Samulski R.J. Selfcomplementary recombinant adeno-associated virus (scAAV) vectors promote efficient transduction independently of DNA synthesis. Gene Ther. 2001;8(16):1248–1554. https://doi.org/10.1038/sj.gt.3301514

20. Katada Y., Kobayashi K., Tsubota K., Kurihara T. Evaluation of AAV-DJ vector for retinal gene therapy. Peer J. 2019;7:e6317. https://doi.org/10.7717/peerj.6317

21. Полянский Д.С., Рябова Е.И., Деркаев А.А., Старков Н.С., Кашапова И.С., Щебляков Д.В., Карпов А.П., Есмагамбетов И.Б. Разработка технологии культивирования клеточной линии, продуцирующей однодоменное антитело, слитое с Fc-фрагментом IgG1 человека. Тонкие химические технологии. 2024;19(3):240–257. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2024-19-3-240-257