oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences10.21294/1814-4861-2019-18-1-43-49oncotomsk-958Research ArticleЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯLABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIESСпособность искусственных антигенных конструкций, содержащих эпитопы белков, ассоциированных с меланомой, стимулировать цитотоксическую активность мононуклеарных клеток периферической крови в отношении клеток меланомыAbility of protein epitope-containing constructs associated with melanoma to stimulate the cytotoxic activity of peripheral blood mononuclear cells against melanoma cellsБоробоваЕ. А.BorobovaE. A.

Боробова Елена Александровна, врач клинической лабораторной диагностики; младший научный сотрудник отдела биоинженерии. SPIN‐код: 8705‐3124.

630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15;630559, п. Кольцово, Новосибирская область

Elena A. Borobova, Reseracher

15, Rechkunovskaya Street, 630055-Novosibirsk;Koltsovo-630559, Novosibirsk Region

borobova-elena@rambler.ruАнтонецД. В.AntonetsD. V.

Антонец Денис Викторович, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник теоретического отдела.SPIN‐код: 6825‐8804.

630559, п. Кольцово, Новосибирская область

Denis V. Antonets, PhD, Senior Researcher

Koltsovo-630559, Novosibirsk Region

СтаростинаЕ. В.StarostinaE. V.

Старостина Екатерина Владимировна, младший научный сотрудник отдела биоинженерии.SPIN‐код: 5551‐1523.

630559, п. Кольцово, Новосибирская область

Ekaterina V. Starostina, Researcher

Koltsovo-630559, Novosibirsk Region

starostina_ev@vector.nsc.ruКарпенкоЛ. И.KarpenkoL. I.

Карпенко Лариса Ивановна, доктор биологических наук, заведующая лабораторией рекомбинантных вакцин.SPIN‐код: 2026‐5992.

630559, п. Кольцово, Новосибирская область

Larisa I. Karpenko, PhD, Head of the Laboratory of recombinant vaccines

Koltsovo-630559, Novosibirsk Region

karpenko@vector.nsc.ruЖеравинА. А.ZheravinA. A.

Жеравин Александр Александрович, кандидат медицинских наук, руководитель центра онкологии и радиотерапии.SPIN‐код: 2858‐7175.

630055, г. Новосибирск, ул. Речкуновская, 15

Alexander A. Zheravin, MD, PhD, Head of Oncology and Radiotherapy Department

15, Rechkunovskaya Street, 630055-Novosibirsk

a_zheravin@meshalkin.ruИльичевА. А.IlyichevA. A.

Ильичев Александр Алексеевич, доктор биологических наук, заведующий отделом биоинженерии.SPIN‐код: 7401‐7013.

630559, п. Кольцово, Новосибирская область

Alexander A. Ilyichev, PhD, Head of the Department of Bioengineering

Koltsovo-630559, Novosibirsk Region

ilyichev@vector.nsc.ruБажанС. И.BazhanS. I.

Бажан Сергей Иванович, доктор биологических наук, заведующий теоретическим отделом.SPIN‐код: 6934‐4489.

630559, п. Кольцово, Новосибирская область

Sergei I. Bazhan, PhD, Head of the Theoretical Department

Koltsovo-630559, Novosibirsk Region

bazhan@vector.nsc.ruНациональный медицинский исследовательский центр им. академика Е.Н. Мешалкина; Федеральное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»РоссияE.N. Meshalkin National Medical Research Center; Federal Budgetary Research Institution State Research Center of Virology and Biotechnology «Vector»Russian FederationФедеральное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»РоссияFederal Budgetary Research Institution State Research Center of Virology and Biotechnology «Vector»Russian FederationНациональный медицинский исследовательский центр им. академика Е.Н. МешалкинаРоссияE.N. Meshalkin National Medical Research CenterRussian Federation2019270220191814349Copyright © Боробова Е.А., Антонец Д.В., Старостина Е.В., Карпенко Л.И., Жеравин А.А., Ильичев А.А., Бажан С.И., 20192019Боробова Е.А., Антонец Д.В., Старостина Е.В., Карпенко Л.И., Жеравин А.А., Ильичев А.А., Бажан С.И.Borobova E.A., Antonets D.V., Starostina E.V., Karpenko L.I., Zheravin A.A., Ilyichev A.A., Bazhan S.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/958

Цель исследования – оценить способность ДНК-конструкций pMEL-TCI и pMEL-A0201, кодирующих искусственные полиэпитопные антигены меланомы, стимулировать противоопухолевый ответ в системе индукции Т-клеточного ответа ex vivo. материал и методы. Изучение цитотоксической активности проводилось в системе индукции Т-клеточного ответа ex vivo с использованием мононуклеарных клеток (МНК) периферической крови HLA-A*02:01 позитивных доноров. Цитотоксическую активность оценивали двумя методами: 1) по способности МНК, стимулированных дендритными клетками, трансфицированными плазмидами pMEL-TCI и pMEL-A0201, вызывать лизис клеток меланомы человека линии Mel Is, а также 2) по уровню их гранзим-продуцирующей активности. В качестве положительного контроля использовалась рекомбинантная плазмида, кодирующая полноразмерный антиген клеток меланомы MART-1. Результаты. Полученные результаты показали, что дендритные клетки HLA-A*02:01+ доноров, трансфицированные плазмидными конструкциями pMel-A0201 и pMel-TCI, стимулировали цитотоксическую активность аутологичных МНК в отношении клеток меланомы Mel Is. Как по эффективности индукции цитотоксического ответа, так и по уровню стимуляции продукции гранзима B аллелеспецифическая конструкция достоверно превзошла конструкцию, кодирующую полноразмерный белок MART1. заключение. ДНК-вакцинные конструкции, кодирующие искусственные полипептиды, составленные из эпитопов опухолевых антигенов, способны стимулировать противоопухолевый цитотоксический ответ. Данный подход может послужить основой для разработки новых способов иммунотерапии онкологических заболеваний.

Aim. The aim of the study was to evaluate the ability of pMEL-TCI and pMEL-A0201 DNA-constructs encoding artificial polyepitope melanoma antigens to induce antitumor T cell immune response ex vivo. material and methods. Dendritic cells were obtained from peripheral blood mononuclear cells of HLA-A02:01-positive donors; DCs transfected with target DNA vaccine constructions were co-cultured with autologous T lymphocytes to stimulate anti-tumor effector T cells. Specific activity of ex vivo stimulated PBMC was assessed (1) by their ability to cause lysis of human melanoma Mel Is cells, and (2) by the level of their granzyme-producing activity. A recombinant plasmid encoding the full-length MART-1 melanoma antigen was used as a positive control. results. All DNA vaccine constructions as well as positive control construction were found to be able to stimulate specific anti-tumor immune responses of autologous PBMC ex vivo, and these PBMC were found to induce melanoma Mel Is cells lysis. Both the efficiency of induced cytotoxic responses and the level of granzymes production stimulated with DCs transfected with pMel-A0201 significantly exceeded those stimulated with DCs transfected with either pMel-TCI or with DNA construction encoding the full-length MART-1 protein. The cytotoxicity level correlates with the level of granzyme B production in CD8+ T lymphocytes. conclusion. DNA vaccine constructions encoding artificial polypeptides composed of tumor antigen epitopes can stimulate the antitumor cytotoxic response. This approach can be used as the basis for the development of new methods of immunotherapy for cancer.

меланомаДНк-вакцинные конструкциит-клеточные эпитопыполиэпитопные антигеныцитотоксические т-лимфоцитымеланома кожииммуногеныцитотоксическая активностьиммунный ответmelanomadna-vaccine constructst-cell epitopesartificial immunogenscytotoxic t-lymphocytesskin melanomaimmunogenscytotoxic activityimmune responseReferencesSiegel R.L., Miller K.D., Jemal A. Cancer Statistics, 2018. CA Cancer J Clin. 2018 Jan; 68 (1): 7–30. doi: 10.3322/caac.21442.Siegel R.L., Miller K.D., Jemal A. Cancer Statistics, 2018. CA Cancer J Clin. 2018 Jan; 68 (1): 7–30. doi: 10.3322/caac.21442.Halama N., Zoernig I., Jaeger D. Advanced malignant melanoma: immunologic and multimodal therapeutic strategies. J Oncol. 2010; 2010: 689893. doi: 10.1155/2010/689893.Halama N., Zoernig I., Jaeger D. Advanced malignant melanoma: immunologic and multimodal therapeutic strategies. J Oncol. 2010; 2010: 689893. doi: 10.1155/2010/689893.Pandolfi F., Cianci R., Lolli S., Dunn I.S., Newton E.E., Haggerty T.J., Boyle L.A., Kurnick J.T. Strategies to overcome obstacles to successful immunotherapy of melanoma. Int J Immunopathol Pharmacol. 2008 Jul‐ Sep; 21 (3): 493–500.Pandolfi F., Cianci R., Lolli S., Dunn I.S., Newton E.E., Haggerty T.J., Boyle L.A., Kurnick J.T. Strategies to overcome obstacles to successful immunotherapy of melanoma. Int J Immunopathol Pharmacol. 2008 Jul‐ Sep; 21 (3): 493–500.Parmiani G. Melanoma antigens and their recognition by T cells. Keio J Med. 2001 Jun; 50 (2): 86–90.Parmiani G. Melanoma antigens and their recognition by T cells. Keio J Med. 2001 Jun; 50 (2): 86–90.Denapoli P.M., Zanetti B.F., dos Santos A.A., de Moraes J.Z., Han S.W. Preventive DNA vaccination against CEA‐expressing tumors with anti‐idiotypic scFv6. C4 DNA in CEA‐expressing transgenic mice. Cancer Immunol Immunother. 2017 Mar; 66 (3): 333–342. doi: 10.1007/ s00262‐016‐1940‐4.Denapoli P.M., Zanetti B.F., dos Santos A.A., de Moraes J.Z., Han S.W. Preventive DNA vaccination against CEA‐expressing tumors with anti‐idiotypic scFv6. C4 DNA in CEA‐expressing transgenic mice. Cancer Immunol Immunother. 2017 Mar; 66 (3): 333–342. doi: 10.1007/ s00262‐016‐1940‐4.Antonets D.V., Bazhan S.I. PolyCTLDesigner: a computational tool for constructing polyepitope T‐cell antigens. BMC Res Notes. 2013 Oct 10; 6: 407. doi: 10.1186/1756‐0500‐6‐407.Antonets D.V., Bazhan S.I. PolyCTLDesigner: a computational tool for constructing polyepitope T‐cell antigens. BMC Res Notes. 2013 Oct 10; 6: 407. doi: 10.1186/1756‐0500‐6‐407.Antonets D., Maksyutov A. TEpredict: software for T‐cell epitope prediction. Mol Biol (Mosk). 2010 Jan‐Feb; 44 (1): 1309.Antonets D., Maksyutov A. TEpredict: software for T‐cell epitope prediction. Mol Biol (Mosk). 2010 Jan‐Feb; 44 (1): 1309.Боробова Е.А., Антонец Д.В., Старостина Е.В., Смирнова О.Ю., Щербаков Д.Н., Волкова О.Ю., Орешкова С.Ф., Карпенко Л.И., Ильичев А.А., Бажан С.И. Кандидаты ДНК‐вакцины против меланомы: дизайн, конструирование и оценка экспрессии целевых генов в эу‐ кариотических клетках. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: биология, клиническая медицина. 2012; 10 (5): 23–30. [Borobova E.A., Antonets D.V., Starostina E.V., Smirnova O.Yu., Scherbakov D.N., Volkova O.Yu., Oreshkova S.F., Karpenko L.I., Ilyichev A.A., Bazhan S.I. Candidates of DNA vaccine against melanoma: design, engineering and estimating the expression of target genes in eukaryotic cells. Vestnik NGU. Seriya: Biologiya, klinicheskaya meditsina. 2012; 10 (5): 23–30. (in Russian)].Боробова Е.А., Антонец Д.В., Старостина Е.В., Смирнова О.Ю., Щербаков Д.Н., Волкова О.Ю., Орешкова С.Ф., Карпенко Л.И., Ильичев А.А., Бажан С.И. Кандидаты ДНК‐вакцины против меланомы: дизайн, конструирование и оценка экспрессии целевых генов в эу‐ кариотических клетках. Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: биология, клиническая медицина. 2012; 10 (5): 23–30. [Borobova E.A., Antonets D.V., Starostina E.V., Smirnova O.Yu., Scherbakov D.N., Volkova O.Yu., Oreshkova S.F., Karpenko L.I., Ilyichev A.A., Bazhan S.I. Candidates of DNA vaccine against melanoma: design, engineering and estimating the expression of target genes in eukaryotic cells. Vestnik NGU. Seriya: Biologiya, klinicheskaya meditsina. 2012; 10 (5): 23–30. (in Russian)].R Development Core Team. R: A language and environment for statistical computing [Internet]. URL: https://www.R‐project.org. (cited: 06.08.2018).R Development Core Team. R: A language and environment for statistical computing [Internet]. URL: https://www.R‐project.org. (cited: 06.08.2018).Villalobos A., Welch M., Minshull J. In silico design of func‐ tional DNA constructs. Methods Mol Biol. 2012; 852: 197–213. doi: 10.1007/978‐1‐61779‐564‐0_15.Villalobos A., Welch M., Minshull J. In silico design of func‐ tional DNA constructs. Methods Mol Biol. 2012; 852: 197–213. doi: 10.1007/978‐1‐61779‐564‐0_15.Bazhan S.I., Belavin P.A., Seregin S.V., Danilyuk N.K., Babkina I.N., Karpenko L.I., Nekrasova N.A., Lebedev L.R., Ignatyev G.M., Agafonov A.P., Poryvaeva V.A., Aborneva I.V., Ilyichev A.A. Designing and engineering of DNA‐vaccine construction encoding multiple CTL‐epitopes of major HIV‐1 antigens. Vaccine. 2004 Apr 16; 22 (13–14): 1672–82. doi: 10.1016/j.vaccine.2003.09.048.Bazhan S.I., Belavin P.A., Seregin S.V., Danilyuk N.K., Babkina I.N., Karpenko L.I., Nekrasova N.A., Lebedev L.R., Ignatyev G.M., Agafonov A.P., Poryvaeva V.A., Aborneva I.V., Ilyichev A.A. Designing and engineering of DNA‐vaccine construction encoding multiple CTL‐epitopes of major HIV‐1 antigens. Vaccine. 2004 Apr 16; 22 (13–14): 1672–82. doi: 10.1016/j.vaccine.2003.09.048.Berzofsky J., Berkower I. Novel approaches to peptide and en‐ gineered protein vaccines for HIV using defined epitopes: advances in 19941995. AIDS. 1995; 9 Suppl A: S143–57.Berzofsky J., Berkower I. Novel approaches to peptide and en‐ gineered protein vaccines for HIV using defined epitopes: advances in 19941995. AIDS. 1995; 9 Suppl A: S143–57.Cardinaud S., Bouziat R., Rohrlich P.S., Tourdot S., Weiss L., Langlade-Demoyen P., Burgevin A., Fiorentino S., van Endert P., Lemonnier F.A. Design of a HIV‐1‐derived HLA‐B07. 02‐restricted poly‐ epitope construct. AIDS. 2009 Sep 24; 23 (15): 1945–54. doi: 10.1097/ QAD.0b013e32832fae88.Cardinaud S., Bouziat R., Rohrlich P.S., Tourdot S., Weiss L., Langlade-Demoyen P., Burgevin A., Fiorentino S., van Endert P., Lemonnier F.A. Design of a HIV‐1‐derived HLA‐B07. 02‐restricted poly‐ epitope construct. AIDS. 2009 Sep 24; 23 (15): 1945–54. doi: 10.1097/ QAD.0b013e32832fae88.Iglesias M.C., Mollier K., Beignon A.S., Souque P., Adotevi O., Lemonnier F., Charneau P. Lentiviral vectors encoding HIV‐1 polyepitopes induce broad CTL responses in vivo. Molr Ther. 2007; 15 (6): 1203–10. doi: 10.1038/sj.mt.6300135.Iglesias M.C., Mollier K., Beignon A.S., Souque P., Adotevi O., Lemonnier F., Charneau P. Lentiviral vectors encoding HIV‐1 polyepitopes induce broad CTL responses in vivo. Molr Ther. 2007; 15 (6): 1203–10. doi: 10.1038/sj.mt.6300135.Tine J.A., Firat H., Payne A., Russo G., Davis S.W., Tartaglia J., Lemonnier F.A., Demoyen P.L., Moingeon P. Enhanced multiepitope‐based vaccines elicit CD8+ cytotoxic T cells against both immunodominant and cryptic epitopes. Vaccine. 2005; 23 (8): 1085–91. doi: 10.1016/j. vaccine.2003.01.001.Tine J.A., Firat H., Payne A., Russo G., Davis S.W., Tartaglia J., Lemonnier F.A., Demoyen P.L., Moingeon P. Enhanced multiepitope‐based vaccines elicit CD8+ cytotoxic T cells against both immunodominant and cryptic epitopes. Vaccine. 2005; 23 (8): 1085–91. doi: 10.1016/j. vaccine.2003.01.001.Woodberry T., Gardner J., Mateo L., Eisen D., Medveczky J., Ramshaw I.A., Thomson S.A., Ffrench R.A., Elliott S.L., Firat H., Lemonnier F.A., Suhrbier A. Immunogenicity of a human immunodeficiency virus (HIV)polytopevaccinecontainingmultipleHLAA2HIVCD8+cytotoxic T‐cell epitopes. J Virol. 1999; 73 (7): 5320–5.Woodberry T., Gardner J., Mateo L., Eisen D., Medveczky J., Ramshaw I.A., Thomson S.A., Ffrench R.A., Elliott S.L., Firat H., Lemonnier F.A., Suhrbier A. Immunogenicity of a human immunodeficiency virus (HIV)polytopevaccinecontainingmultipleHLAA2HIVCD8+cytotoxic T‐cell epitopes. J Virol. 1999; 73 (7): 5320–5.

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