Immune Response to the Introduction of Fibrillogenic β2-Microglobulin Protein Conjugated with Different Types of Polymer Particles

R. G. Sakhabeev; Сахабеев Р. Г.; D. S. Polyakov; Поляков Д. С.; E. S. Sinitsyna; Синицына Е. С.; E. G. Korzhikova-Vlakh; Коржикова-Влах Е. Г.; V. A. Korzhikov-Vlakh; Коржиков-Влах В. А.; M. M. Shavlovsky; Шавловский М. М.

doi:10.31857/S0869813923030093

Иммунный ответ на введение фибриллогенного белка β2-микроглобулина, конъюгированного с различными типами полимерных частиц

Авторы: Сахабеев Р.Г.¹^,2, Поляков Д.С.², Синицына Е.С.³, Коржикова-Влах Е.Г.³, Коржиков-Влах В.А.³^,4, Шавловский М.М.²
Учреждения:
1. Санкт-Петербургский технологический институт (Технический университет)
2. Институт экспериментальной медицины
3. Институт высокомолекулярных соединений РАН
4. Санкт-Петербургский государственный университет
Выпуск: Том 109, № 3 (2023)
Страницы: 375-385
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://medbiosci.ru/0869-8139/article/view/137908
DOI: https://doi.org/10.31857/S0869813923030093
EDN: https://elibrary.ru/FSXLJI
ID: 137908

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе изучали влияние состава и размера полимерных частиц на иммуногенность фибриллогенного белка β2-микроглобулина, иммобилизованного на их поверхности. С этой целью использовали наночастицы (НЧ) на основе сополимера L-глутаминовой кислоты и L-фенилаланина (П(Глу-co-Фен)) и блок-сополимера поли(этиленгликоля) с поли(молочной кислотой) (ПЭГ-б-ПМК), а также микрочастицы (МЧ) на основе поли(молочной кислоты) (ПМК). НЧ на основе сополимера α-L-аминокислот получали методом градиентной инверсии фаз, а НЧ на основе ПЭГ-б-ПМК – методом наноосаждения. Для формирования полимерных МЧ на основе ПМК использовали метод двойной эмульсии. Рекомбинантный химерный модельный белок бета-2-микроглобулин-зеленый флуоресцентный белок (β2M-sfGFP) использовали для ковалентной модификации всех типов полимерных частиц с последующей иммунизацией четырех равных по численности групп лабораторных животных. Для оценки гуморального иммунного ответа использовали метод иммуноферментного анализа. В трех экспериментальных группах проводили иммунизацию мышей с использованием НЧ на основе полиаминокислот (НЧ-ПАК) и ПЭГ-б-ПМК (НЧ-ПМК), а также МЧ ПМК, содержащих на поверхности иммобилизованный β2М-sfGFP. Иммунизацию контрольной группы проводили с использованием физической смеси НЧ ПЭГ-б-ПМК и свободного β2М-sfGFP. Наибольший уровень антител к sfGFP в сыворотке крови содержался в случае иммунизации мышей смесью белка и НЧ. При иммунизации мышей НЧ, модифицированными β2M-sfGFP, количество антител к sfGFP было значимо ниже (p < 0.001) по сравнению с контрольной группой. Однако между собой группы, иммунизированные НЧ схожего размера, но разного состава, конъюгированные с модельными белком, достоверно не отличались. Также установлено, что размер частиц влияет на иммуногенность связанного с ними белка. Аналогичная картина относительного содержания антител в сыворотках крови мышей сохранялась на всех этапах иммунизации.

Ключевые слова

иммунизация, иммунный ответ, белковый антиген, полимерные микро- и наночастицы, комплексные антигены

Список литературы

Rawal S, Patel MM (2019) Threatening cancer with nanoparticle aided combination oncotherapy. J Control Release 301: 76–109. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2019.03.015
Kumar B, Jalodia K, Kumar P, Gautam HK (2017) Recent advances in nanoparticle-mediated drug delivery. J Drug Deliv Sci Technol 41: 260–268. https://doi.org/10.1016/j.jddst.2017.07.019
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/pharmaceutics13050672
Pati R, Shevtsov M, Sonawane A (2018) Nanoparticle Vaccines Against Infectious Diseases. Front Immunol 9: 02224. https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.02224
Tewabe A, Abate A, Tamrie M, Seyfu A, Abdela Siraj E (2021) Targeted Drug Delivery — From Magic Bullet to Nanomedicine: Principles, Challenges, and Future Perspectives. J Multidiscip Health14: 1711–1724. https://doi.org/10.2147/JMDH.S313968
Oyewumi MO, Kumar A, Cui Z (2010) Nano-microparticles as immune adjuvants: correlating particle sizes and the resultant immune responses. Expert Rev Vaccines 9: 1095–1107. https://doi.org/10.1586/erv.10.89
Ben-Akiva E, Est Witte S, Meyer RA, Rhodes KR, Green JJ (2019) Polymeric micro- and nanoparticles for immune modulation. Biomater Sci 7: 14–30. https://doi.org/10.1039/C8BM01285G
Marin E, Briceno ML, Caballero-George C (2013) Critical evaluation of biodegradable polymers used in nanodrugs. Int J Nanomedicine 8: 3071–3091. https://doi.org/10.2147/IJN.S47186
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 Invest 494 (49): 347–380. https://doi.org/10.1007/S40005-019-00439-X
Iudin D, Zashikhina N, Demyanova E, Korzhikov-Vlakh V, Shcherbakova E, Boroznjak R, Tarasenko I, Zakharova N, Lavrentieva A, Skorik Y, Korzhikova-Vlakh E (2020) Polypeptide self-assembled nanoparticles as delivery systems for polymyxins B and E. Pharmaceutics 12: 868. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics12090868
Boddu SHS, Bhagav P, Karla PK, Jacob S, Adatiya MD, Dhameliya TM, Ranch KM, Tiwari AK (2021) Polyamide/Poly(Amino Acid) Polymers for Drug Delivery. J Funct Biomater 12: 58. https://doi.org/10.3390/jfb12040058
Richard A, Margaritis A (2001) Poly(Glutamic Acid) for Biomedical Applications. Crit Rev Biotechnol 21: 219–232. https://doi.org/10.1080/07388550108984171
Zhang Y, Song W, Lu Y, Xu Y, Wang C, Yu DG, Kim I (2022) Recent Advances in Poly(α-L-glutamic acid)-Based Nanomaterials for Drug Delivery. Biomolecules 12: 636. https://doi.org/10.3390/biom12050636
Singer JW (2005) Paclitaxel poliglumex (XYOTAXTM, CT-2103): A macromolecular taxane. J Control Release 109: 120–126. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2005.09.033
Vonarbourg A, Passirani C, Saulnier P, Benoit JP (2006) Parameters influencing the stealthiness of colloidal drug delivery systems. Biomaterials 27: 4356–4373. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2006.03.039
He C, Hu Y, Yin L, Tang C, Yin C (2010) Effects of particle size and surface charge on cellular uptake and biodistribution of polymeric nanoparticles. Biomaterials 31: 3657–3666. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.01.065
Solovyov K V., Polyakov DS, Grudinina NA, Egorov VV, Morozova IV, 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
Zashikhina N, Sharoyko V, Antipchik M, Tarasenko I, Anufrikov Y, Lavrentieva A, Tennikova T, Korzhikova-Vlakh E (2019) Novel Formulations of C-Peptide with Long-Acting Therapeutic Potential for Treatment of Diabetic Complications. Pharmaceutics 11: 27. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics11010027
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 V, Averianov I, Litvinchuk E, Tennikova TB (2016) Polyester-based microparticles of different hydrophobicity: the patterns of lipophilic drug entrapment and release. J Microencapsul 33: 199–208. https://doi.org/10.3109/02652048.2016.1144818
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 10: 1299. https://doi.org/10.3390/polym10121299
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
Joshi VB, Geary SM, Salem AK (2013) Biodegradable Particles as Vaccine Delivery Systems: Size Matters. AAPS J 15: 85–94 . https://doi.org/10.1208/s12248-012-9418-6
Fifis T, Gamvrellis A, Crimeen-Irwin B, Pietersz GA, Li J, Mottram PL, McKenzie IFC, Plebanski M (2004) Size-Dependent Immunogenicity: Therapeutic and Protective Properties of Nano-Vaccines against Tumors. J Immunol 173: 3148–3154. https://doi.org/10.4049/jimmunol.173.5.3148