Группа ученых из России и Китая изучила структуру вирусных частиц в инактивированной вакцине против полиомиелита

Международная группа учёных из ФНЦИРИП им. М.П. Чумакова РАН (Институт полиомиелита), Московского государственного университета и Китайского университета Гонконга (Шэньчжэнь, КНР) изучили структуру вирусных частиц в инактивированной вакцине на основе дальневосточного штамма вируса клещевого энцефалита. Методом криоэлектронной микроскопии была получена структура вириона вируса клещевого энцефалита с околоатомным разрешением 3.8Å. Статья опубликована в журнале «Emerging Microbes & Infections». Достигнутые результаты будут способствовать исследованию и профилактике ряда опасных заболеваний, вызываемых флавивирусами (кроме клещевого энцефалита, к ним относятся вирусы денге, Зика и лихорадки Западного Нила).
Исследования проводились на биологическом и химическом факультетах МГУ при поддержке Междисциплинарной научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология», а также совместно с ФГАНУ «ФНЦИРИП им. М.П. Чумакова РАН» (Институт полиомиелита) и Центром криоэлектронной микроскопии Кобилки (KEMC) Китайского университета Гонконга.
Клещевой энцефалит (КЭ) представляет собой значительную угрозу здоровью населения в северной Евразии, поскольку может иметь тяжелые последствия для центральной нервной системы инфицированных. В России эта проблема особенно актуальна в связи с высокой распространенностью заболевания. Ежегодно регистрируются тысячи случаев КЭ, и это число продолжает расти: ввиду происходящих климатических изменений и развития мобильности больших групп населения начинают расширяться существующие и появляются новые районы эндемичного распространения заражённых клещей. К счастью, как и в случае многих других вирусных заболеваний, вакцинация инактивированным вирусом эффективна в профилактике КЭ. Институт полиомиелита — один из ведущих отечественных производителей инактивированной вакцины от клещевого энцефалита, ежегодно выпускающий более трёх миллионов доз.
Сотрудники Института полиомиелита разработали уникальную методику очистки вакцинного препарата, позволившую провести исследование структуры вируса методом криоэлектронной микроскопии. Учёные МГУ впервые показали, что у инактивированных вирионов КЭ (ВКЭ) присутствует выраженная асимметрия как в области мембраны, так и в области нуклеокапсида. Лишь 11% всех частиц на полученных изображениях были симметричными. Симметрия позволяет значительно увеличить количество данных, используемых для реконструкции, таким образом, 11% частиц были использованы для получения карты плотности с разрешением 3,8Å. Это позволило построить атомные модели белков оболочки вириона, включая трансмембранные домены этих белков. Интересно отметить, что конформации белковых молекул оставались одинаковыми даже при существенном изменении кривизны мембраны.
«Расшифровка структуры флавивирусов имеет решающее значение для повышения эффективности существующих вакцин и разработки новых препаратов. Криоэлектронный микроскоп является незаменимым для исследования структуры вирусов с околоатомным разрешением», — рассказала профессор биологического факультета МГУ Ольга Соколова.
Электронная микроскопия показала, что антигенная структура вирусной частицы не изменяется при инактивации, что подтверждает целостность и стабильность частиц вакцины против КЭ. Полученные структурные данные будут полезны для рационального конструирования усовершенствованных вакцин.