Технологическая платформа для экстренного создания антител

ПРОЕКТ
Технологическая платформа экстренного создания средств профилактики и терапии вирусных инфекций на примере SARS-CoV-2-нейтрализующих антител

Реализуется в рамках
Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019-2027 годы

Для финансирования Проекта на период 2021 – 2023 выделен грант Минобрнауки №075-15-2021-1086 (ЕГИСУ НИОКТР №122031000036-2)

Руководитель Проекта
Таранин Александр Владимирович
дбн
ИМКБ СО РАН

Для реализации Проекта создан консорциум в составе:

IMCB_logo_small.jpg Головная ораганизация
ИМКБ
 СО РАН
(Новосибирск)
imgen_logo.jpg ООО "Имген+"
(Новосибирск)
IMB_logo.jpg Институт молекулярной биологии 
им. ВА Энгельгардта РАН (Москва)
immuno_logo.jpg ГНЦ Институт иммунологии 
ФМБА России 
(Москва)
FNKC_logo.jpg Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий ФМБА России 
(Москва)
SPb_med_logo.jpg Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика ИП Павлова Минздрава России
(Санкт-Петербург)

Проект включает в себя

  • Выполнение исследовательской программы
  • Подготовку кадров и развитие кадрового потенциала
  • Создание лабораторий, центров коллективного пользования и объектов информационной инфраструктуры в области генетических технологий

Исследовательская программа состоит из пяти основных блоков: 

  • Создание клеточной платформы для промышленной продукции антител с использованием методов геномного редактирования
  • Создание молекулярных и клеточных инструментов для селекции и оценки функциональных свойств противовирусных антител
  • Оптимизация технологии получения нейтрализующих моноклональных антител человека
  • Оптимизация технологии получения терапевтических средств на основе однодоменных антител верблюжьих
  • Доклинические испытания безопасности и эффективности двух ранее охарактеризованных высокопотентных SARS-CoV-2-специфичных нейтрализующих моноклональных антител


РЕАЛИЗАЦИЯ ПРОЕКТА:

Выполнение исследовательской программы

2021  • Сформированы когорты доноров с различной историей заболеваний COVID-19 и вакцинации;
• Создана панель генетических конструкций, кодирующих рекомбинантные белки (более 20), в том числе – различные варианты S-белка вируса SARS-CoV-2;
• Необходимые растворимые белки-реагенты наработаны в эукариотической системе;
• Создана клеточная линия для использования в псевдовирусной системе;
• Созданы фаговые библиотеки, кодирующие наноантитела против RBD;
• Создана коллекция вирусной РНК;
• Составлен план доклинических исследований нейтрализующих моноклональных антител;
• Отлажены необходимые методики:
- Использование антител для профилактики и терапии COVID-19 на модельных животных;
- Оценка нейтрализующей активности антител с использованием псевдовирусов (2 варианта);
- Экспресс-оценка нейтрализующей активности антител с использованием суррогатного цитометрического метода;
- Экспресс-оценка нейтрализующей активности антител с использованием планшетного теста и растворимого АСЕ2;
 
2022 • В рамках разработки новых генетических технологий по созданию клеточных линий суперпродуцентов нМКА проведено картирование наиболее активных локусов клеток CHO. В перспективе таргетная интеграция целевых кассет непосредственно в транскрипционно активные участки генома позволит значительно сократить время создания новых продуцентов;
• Завершено создание панели мутантных вариантов S-белка SARS-CoV2 и псевдотипированных этими белками лентивирусов для оценки нейтрализующей активности в плазме крови, а также оценки эпитопной специфичности и широты нейтрализации нМКА. В данную панель вошли варианты, кодирующие S-белок с точечными заменами (для нужд картирования сайтов уязвимости), и приодные варинты S-белков от актуальных вновь возникающих изолятов вируса SARS-CoV-2 (омикрон BA.1, BA.1.1, BA.2, BA.3, BA.4, BA.5, BQ.1 и других);
• В деталях исследован характер формирования гуморального иммунного ответа и особенности созревания нейтрализующих и широконейтрализующих антител у индивидов с различной историей инфекций вирусом SARS-CoV2 и вакцинаций. Установлено, что вакцинация ГАМ-Ковид-Вак ранее инфицированных пациентов способствует появлению у них антител, нейтрализующих широкий спектр вариантов вируса;
• Сформирована стратегия отбора реконвалесцентов, представляющих наибольший интерес с точки зрения изоляции широконейтрализующих антител. Показано, что сочетание вакцинации и перенесенного заболевания делают донора наиболее перспективным для отбора нейтрализующих антител. При этом, у доноров, иммунная система которых еще не встречалась с новыми вариантами вируса возможна изоляция антител с высокой потентностью нейтрализующих такие варианты;
• Получены и охарактеризованы новые SARS-CoV2-специфичные МКА человека, способные нейтрализовать наиболее распространенные в настоящее время в России варианты линии омикрон;
• Отобраны наноантитела ламы, обладающие высокой и сверхвысокой аффинностью к RBD вируса SARS-CoV-2 и способные к ультрапотентной нейтрализации вируса SARS-CoV-2;
• Разработаны методы создания мимиков как определенных антигенных участков патогенов, так и целевых доменов рецепторных белков клеток человека (АСЕ2) на основе антиидиотипических однодоменных антител;
• Отработана стратегия получения наноантител к консервативным участкам вирусов, труднодоступным для классических антител;
• Впервые применена методика дифференциального отбора наноантител, которая в позволяет значительно сузить круг кандидатных агентов, сократив его только до потенциально вирус-нейтрализующих белков;
• Проведено создание продуцентов вируснейтрализующих антител в клетках CHO, завершен цикл работ по оптимизации условий наработки антител в условиях полупромышленного культивирования, получены первые партии антител для начала доклинических испытаний;
• Начаты доклинические испытания двух эффективности и безопасности широко-нейтрализующих SARS-CoV2-специфичных нМКА;
 
2023 • Проведена оптимизация и документальное оформление двух технологий доставки генетических кассет, кодирующих антитела, в геном клеток яичника китайского хомячка (CHO). Первая технология основана на использовании транспозона PiggyBac для ненаправленного внедрения генов. Эта технология технически более проста и позволяет получать продуценты с высоким выходом антител, однако требует нескольких раундов селекции и от 6-х до 9-ти месяцев времени. Вторая технология подразумевает адресную интеграцию кассеты в высокоактивные области генома CHO, заранее идентифицированные методами геномного анализа;
• С помощью разработанной генетической технологии получен  стабильный клеточный продуцент Fc-димера широко-нейтрализующего наноантитела 9А57;
• Расширена панель мутантных вариантов S-белка SARS-CoV-2 и псевдотипированных этими белками лентивирусов для оценки нейтрализующей активности, эпитопной специфичности и широты нейтрализации нМКА. Дополнительно получены конструкции, кодирующие S-белки вариантов BQ.1.1, XBB, XBB.1, XBB.1.5, XBB.1.16, EG.5.1 и JN.1;
• Установлено, что полученное в ходе проекта SARS-CoV-2-специфичное нМКА человека iC1 нейтрализует весь спектр вариантов SARS-CoV-2;
• В экспериментах in vivo на модели АСЕ2-гуманизированных мышей нМКА человека iС1 защищало животных от гибели и развития легочных патологий при инфекции как уханьским вариантом живого вируса, так и вариантами ВА.1 и ХВВ.1.5;
• Получено пять наноантител ламы, с высокой аффинностью связывающих RBD различных вариантов  SARS-CoV-2, включая варианты сублинии ХВВ;
• На основе широконейтрализующих наноантител ламы 9А7, 9А21, 9А57 и 9А58 сконструированы шесть Fc-димеризованных биспецифичных антител. Показано, что четыре из них демонстрируют синергичный эффект, обладают повышенной потентностью по отношению к различным вариантам вируса SARS-CoV-2;
• С использованием ранее полученных клеточных линий СНО, продуцирующих нМКА человека iB20 и iC1, произведена их полупромышленная наработка в граммовых количествах достаточных для проведения доклинических испытаний;
• Проведены доклинические испытания эффективности и безопасности SARS-CoV2-специфичных нМКА, iB20 и iC1. Показано, что оба антитела безопасны для лабораторных животных и обеспечивают эффективную защиту экспериментально инфицированных сирийских хомячков. Показано, что антитело  IC1 помимо защиты от Уханьского варианта защищает хомячков от варианта омикрон ХВВ.1.

 

Подготовка кадров и развитие кадрового потенциала

2021 SPb_med_logo.jpg Разработана образовательная программа мультидисциплинарного межкафедрального цикла “Современные аспекты лечения тяжелой коронавирусной инфекции SARS-CoV-2”

2023

SPb_med_logo.jpg

Образовательный семинар “Особенности антицитокиновой терапии в комплексном лечении тяжелой формы COVID-19”
09.11.2023 

 

Создание лабораторий, ЦКП и объектов информационной инфраструктуры

2021 IMCB_logo_small.jpg Лаборатория инженерии антител (Приказ директора ИМКБ №36 от 30.09.2021)
Центр коллективного пользования “Дизайн рекомбинантных антител” (Приказ директора ИМКБ №45 от 15.11.2021)
2022 IMB_logo.jpg Лаборатория молекулярных механизмов регенерации и старения (Приказ директора ИМБ РАН №278/к от 29.12.2021)

 

Организация конференций

2022 IMCB_logo_small.jpg Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител"
09.10.2022

2023

SPb_med_logo.jpg

Школа-конференция “Профилактика и лечение COVID-19 у пациентов онкологического, гематологического профиля и пациентов после трансплантации костного мозга”
26.10.2023  

Публикации по теме Проекта

  • Solodkov PP, Najakshin AM, Chikaev NA, Kulemzin SV, Mechetina LV, Baranov KO, Guselnikov SV, Gorchakov AA, Belovezhets TN, Chikaev AN, Volkova OY, Markhaev AG, Kononova YuV, Alekseev AY, Gulyaeva MA, Shestopalov AM, Taranin AV. Serial llama immunization with various SARS-CoV-2 RBD variants induces broad spectrum virus-neutralizing nanobodies. (doi: 10.3390/vaccines12020129Vaccines 12(2): 129, 2024

  • Kulemzin SV, Guselnikov SV, Nekrasov BG, Molodykh SV, Kuvshinova IN, Murasheva SV, Belovezhets TN, Gorchakov AA, Chikaev AN, Chikaev NA, Volkova OY, Yurina AA, Najakshin AM, Taranin AV. Hybrid immunity from Gam-COVID-Vac vaccination and natural SARS-CoV-2 infection confers broader neutralizing activity against Omicron lineage VOCs than revaccination or reinfection. (doi: 10.3390/vaccines12010055) Vaccines 12(1): 55, 2024

  • Ivanova ON, Krasnov GS, Snezhkina AV, Kudryavtseva AV, Fedorov VS, Kochetkov SN, Valuev-Elliston VT, Ivanov AV. Transcriptome analysis of redox systems and polyamine metabolic pathway in hepatoma and non-tumor hepatocyte-like cells. (doi: 10.3390/biom13040714) Biomolecules 13(4): 714, 2023

  • Smirnova OA, Ivanova ON, Fedyakina IT, Yusubalieva GM, Baklaushev VP, Yanvarev DV, Kechko OI, Mitkevich VA, Vorobiev PO, Fedorov VS, Bartosch B, Valuev-Elliston VT, Lipatova AL, Ivanov AV. SARS-CoV-2 establishes a productive infection in hepatoma and glioblastoma multiforme cell lines. (doi: 10.3390/cancers15030632) Cancers 15(3): 632, 2023 

  • Vavilova JD, Ustiuzhanina MO, Boyko AA, Streltsova MA, Kust SA, Kanevskiy LM, Iskhakov RN, Sapozhnikov AM, Gubernatorova EO, Drutskaya MS, Bychinin MV, Novikova ON, Sotnikova AG, Yusubalieva GM, Baklaushev VP, Kovalenko EI. Alterations in the CD56- and CD56+ T cell subsets during COVID-19. (doi: 10.3390/ijms24109047) Int J Mol Sci 24(10): 9047, 2023

  • Sukhova M, Byazrova M, Mikhailov A, Yusubalieva G, Maslova I, Belovezhets T, Chikaev N, Vorobiev I, Baklaushev V, Filatov A. Humoral immune responses in patients with severe COVID-19: A comparative pilot study between individuals infected by SARS-CoV-2 during the wild-type and the Delta periods. (doi: 10.3390/microorganisms11092347) Microorganisms 11(9): 2347, 2023

  • Yarinich LA, Ogienko AA, Pindyurin AV, Omelina ES. Analysis of the transcriptional activity of model piggyBac transgenes stably integrated into different loci of the genome of CHO cells in the absence of selection pressure. (doi: 10.18699/VJGB-23-105) Vavilov Journal of Genetics and Breeding 27(7): 906-915, 2023

  • Воробьев ПО, Тиллиб СВ. Однодоменное антитело для связывания консервативного эпитопа рецептор-связывающего домена белка Spike коронавируса SARS-COV-2. (doi: 10.24075/vrgmu.2023.005) Вестник РГМУ 1: 12-21, 2023

  • Баклаушев ВП, Самойлова ЕМ, Кузнецова СМ, Ермолаева ЕВ, Юсубалиева ГМ, Кальсин ВА, Липатова АВ, Троицкий АВ. Технологии создания вируснейтрализующих антител человека на примере SARS-CoV-2. (doi: 10.47183/mes.2022.049) Медицина экстремальных ситуаций 4: 5-13, 2022

  • Романов СЕ, Лактионов ПП. Практическое применение массового параллельного репортерного анализа в биотехнологии и медицине. (doi: 10.17816/clinpract115063Клиническая практика 13(4): 74-87, 2022

  • Баклаушев ВП, Юсубалиева ГМ, Бычинин МВ, Юсубалиева СМ, Кальсин ВА, Троицкий АВ. Рациональная стратегия поддержания противовирусного иммунитета к новым вариантам SARS-CoV-2. (doi: 10.17816/clinpract111120) Клиническая практика 13(3): 43-55, 2022

  • Астахова ЕА, Бязрова МГ, Юсубалиева ГМ, Ларичев ВФ, Баклаушев ВП, Филатов АВ. Высокая гетерогенность вируснейтрализующей и RBD-связывающей активности сывороточных антител у реконвалесцентов COVID-19. (doi: 10.31857/S0026898422060064) Молекулярная биология 56(6): 1095-1103, 2022

  • Синяев АА, Гриненко АО, Попова МО, Рогачева ЮА, Спиридонова АА, Власова ЮЮ, Смирнова АГ, Морозова ЕВ, Лепик КВ, Михайлова НБ, Владовская МД, Бондаренко СН, Моисеев ИС, Кулагин АД. Новая коронавирусная инфекция у реципиентов трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. (doi: 10.36488/cmac.2022.3.196-201Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия 24(3): 196-201, 2022

  • Omelina ES, Letiagina AE, Boldyreva LV, Ogienko AA, Galimova YA, Yarinich LA, Pindyurin AV, Andreyeva EN. Slight variations in the sequence downstream of the polyadenylation signal significantly increase transgene expression in HEK293T and CHO cells. (doi: 10.3390/ijms232415485) Int J Mol Sci 23(24): 15485, 2022

  • Kulemzin SV, Sergeeva MV, Baranov KO, Gorchakov AA, Guselnikov SV, Belovezhets TN, Volkova OY, Najakshin AM, Chikaev NA, Danilenko DM, Taranin AV. VH3-53/66-Class RBD-specific human monoclonal antibody iB20 displays cross-neutralizing activity against emerging SARS-CoV-2 lineages. (doi: 10.3390/jpm12060895J Pers Med 12(6): 895, 2022

  • Stanevich OV, Fomina DS, Bakulin IG, Galeev SI, Bakin EA, Belash VA, Kulikov AN, Lebedeva AA, Lioznov DA, Polushin YuS, Shlyk IV, Vorobyev EA, Vorobyeva SV, Surovceva TV, Bakulina NV, Lysenko MA, Moiseev IS. Ruxolitinib versus dexamethasone in hospitalized adults with COVID-19: multicenter matched cohort study. (doi: 10.1186/s12879-021-06982-z) BMC Infect Dis 21: 1277, 2021

 

Доклады по теме Проекта

  • Таранин АВ (ИМКБ СО РАН, Новосибирск). Российские широконейтрализующие антитела против SARS-Cov-2. I научная конференция "Клеточные технологии в онкогематологии". 30 ноября 2023, Санкт-Петербург

video_icon.jpg
  • Солодков ПП (ИМКБ СО РАН, Новосибирск). Однодоменные антитела ламы, нейтрализующие широкий спектр вариантов SARS-CoV-2. X российский форум биотехнологий OpenBIO, 26-29 сентября 2023, Наукоград Кольцово, Новосибирская область

video_icon.jpg
  • Кулемзин СВ (ИМКБ СО РАН, Новосибирск). Платформа для быстрого реагирования на новые вызовы биобезопасности: нейтрализующие SARS-CoV-2 антитела. II Международная научно-практическая конференция по вопросам противодействия новой коронавирусной инфекции и другим инфекционным заболеваниям. 9-10 декабря 2021, Санкт-Петербург
video_icon.jpg
  • Кулемзин СВ (ИМКБ СО РАН, Новосибирск). Получение SARS-CoV-2 нейтрализующих антител. Научно-практическая конференция "Лечение осложнений COVID-19". НИИ ДОГиТ им. РМ Горбачевой, 15-16 апреля 2022, Санкт-Петербург

  • Баклаушев ВП (ФНКЦ ФМБА России, Москва). Рациональная стратегия выработки и поддержания защитного иммунитета к новым штаммам SARS-CoV2. Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител", 9 сентября 2022, Новосибирск

  • Попова МО (ПСПГМУ им. акад. ИП Павлова Минздрава России, Санкт-Петербург). Особенности  СOVID-19 у онкогематологических пациентов: течение, лечение, ответ и профилактика. Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител", 9 сентября 2022, Новосибирск

  • Сергеева МВ (НИИ гриппа им. АА Смородинцева Минздрава России, Санкт-Петербург). Изменение гуморального иммунного ответа у вакцинированных против COVID-19 в течение года после иммунизации. Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител", 9 сентября 2022, Новосибирск

  • Иванов АВ (ИМБ им. ВА Энгельгарта РАН, Москва). Плазма-подобные среды для исследования метаболизма и вирусных инфекций. Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител", 9 сентября 2022, Новосибирск

  • Астахова ЕА (ИИ ФМБА России, Москва). Применение антигенной картографии для оценки широты вирус-нейтрализующего гуморального иммунитета против COVID-19. Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител", 9 сентября 2022, Новосибирск

  • Беловежец ТН (ИМКБ СО РАН, Новосибирск). Cистема для оценки аффинности взаимодействия вариантов Spike-белка SARS-CoV-2 с моноклональными антителами или радуга в пробирке. Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител", 9 сентября 2022, Новосибирск

  • Тиллиб СВ (ИБГ РАН, ИМБ им. ВА Энгельгардта РАН, Москва). Создание специфических однодоменных антител и их производных с целью эффективной борьбы с инфекционными заболеваниями. Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител", 9 сентября 2022, Новосибирск

  • Солодков ПП (ИМКБ СО РАН, Новосибирск). Наноантитела ламы против S-белка SARS-CoV-2 и его мутантных вариантов. Школа-конференция "Геномные технологии в получении вирус-нейтрализующих антител", 9 сентября 2022, Новосибирск

  • Шершнева ДС (ИМКБ СО РАН, Новосибирск). Создание мультиплексной системы для оценки аффинности взаимодействия вариантов Spike-белка SARS-COV-2 с моноклональными антителами. OpenBio-2022, 27-30 сентября 2022, наукоград Кольцово, Новосибирская область

 

Результаты интеллектуальной деятельности

  • Баранов КО, Беловежец ТН, Волкова ОЮ, Горчаков АА, Гусельников СВ, Кулемзин СВ, Мечетина ЛВ, Наякшин АМ, Солодков ПП, Таранин АВ, Чикаев АН, Чикаев НА
    Однодоменное антитело ламы Н5 и его производное H5-Fc, специфически связывающие RBD-домен S-белка вируса SARS-CoV-2, обладающие вируснейтрализующей активностью

    Патент на изобретение №2793967
    Дата регистрации 11.04.2023
    Правообладатель: ИМКБ СО РАН

  • Тиллиб СВ, Воробьев ПО
    Полипептидный модуль для связывания консервативного эпитопа рецептор-связывающего домена белка Spike коронавируса SARS-CoV-2

    Патент на изобретение №2809183
    Дата регистрации 07.12.2023
    Правообладатель: ИМБ им. ВА Энгельгарта РАН

  • Омелина ЕС, Андреева ЕН, Болдырева ЛВ
    Рекомбинантная плазмидная ДНК phPGK-eGFP-CATTCGCC-CMV-mCherry, обеспечивающая высокую экспрессию репортерного белка eGFP в культивируемых клетках яичника китайского хомячка

    Заявка на изобретение
    Регистрационный номер: 2023118100
    Дата регистрации: 07.07.2023
    Правообладатель: ИМКБ СО РАН

  • Антошина ПА
    Способ выявления регуляторных элементов генома и генетическая конструкция для применения в указанном способе

    Заявка на изобретение
    Регистрационный номер: 2023129178
    Дата регистрации: 10.11.2023
    Правообладатель: ИМКБ СО РАН

  • Баранов KO, Беловежец ТН, Волкова ОЮ, Горчаков АА, Гусельников СВ, Кулемзин СВ, Мечетина ЛВ, Наякшин АМ, Солодков ПП, Таранин АВ, Чикаев АН, Чикаев НА
    Моноклональное антитело iC2 и его антигенсвязывающий фрагмент, селективно связывающие рецептор-связывающий домен Spike-белка вируса SARS-CoV-2, обладающие вируснейтрализующей активностью

    Заявка на изобретение
    Регистрационный номер: 2023133176
    Дата регистрации: 08.12.2023
    Правообладатель: ИМКБ СО РАН

 

Стажировки и рабочие поездки

Астахова ЕА
Институт иммунологии ФМБА России (Москва)  ИМКБ СО РАН, август-сентябрь 2022
Институт иммунологии ФМБА России (Москва)  ИМКБ СО РАН, октябрь-ноябрь 2023

кмн Лепик КВ
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика ИП Павлова  ИМКБ СО РАН, сентябрь 2022

кмн Попова МО
Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика ИП Павлова  ИМКБ СО РАН, сентябрь 2022

Беловежец ТН
ИМКБ СО РАН  Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика ИП Павлова, сентябрь 2022
ИМКБ СО РАН  Институт молекулярной биологии НАН Республики Армения (Ереван), сентябрь 2023

Юрина АА
ИМКБ СО РАН  ФНКЦ ФМБА России (Москва), октябрь 2022

Солодков ПП
ИМКБ СО РАН  Институт молкулярной биологии им. ВА Энгельгардта РАН (Москва), май 2023

Панасюк МВ
Институт молкулярной биологии им. ВА Энгельгардта РАН (Москва)  Институт иммунологии ФМБА России (Москва), ноябрь 2023
 
Воробьев ПО
Институт молкулярной биологии им. ВА Энгельгардта РАН (Москва)  Институт иммунологии ФМБА России (Москва), ноябрь 2023
 

Публикации в СМИ

Сотрудники ИМКБ, которые участвуют в проекте, подробно рассказывают в СМИ о коронавирусе SARS-CoV-2, вакцинации, антителах и иммунитете. Подборку материалов на эти темы можно увидеть здесь