ИРН АР13067593 «Қартаю кезінде вакцинаға иммундық жауапты реттеудегі MDSC рөлін зерттеу және вакцинацияның тиімділігін арттырудың фармакологиялық тәсілдерін әзірлеу»

Зерттеу өзектілігі

Көптеген зерттеулер 65 жастан асқан егде жастағы адамдарды вакцинациялау негізінен тиімсіз екенін анықтады, оның себебі иммундық жүйенің функционалдық қабілетінің жасына байланысты төмендеуі болып табылады, бұл иммундық қартаю деп саналады. Ағзада иммундық қартаюдың басталуы мен сақталуының ықтимал себептерінің бірі патологиялық белсендірілген моноциттер мен ерекше метаболикалық және генетикалық профилі бар гранулоциттердің гетерогенді популяциясы болып табылатын миелоидты супрессорлық жасушалар (Myeloid-Derived Suppressor Cells, MDSC) болып табылады, олар жүйелік ауруларды тудыру қабілетіне байланысты ерекше назар аударып, жергілікті иммуносупрессия және Т-реттеуші жасушалары сияқты басқа иммуносупрессивті жасушалардың жинақталуына ықпал етеді. Т-жасушалық ісікке қарсы спецификалық иммунитетті тежеудегі MDSC теріс рөлі онкологиялық процесте тәжірибеде де, клиникада да сенімді түрде дәлелденді. Жұқпалы және инфекциялық емес созылмалы қабынудың дамуына осы жасушалардың қатысуын дәлелдейтін жұмыстардың саны тез өсуде. MDSC-тің инфекцияға қарсы бейімделу иммунитетінің дамуына ықтимал теріс әсері бірқатар эксперименталды зерттеулермен дәлелденді. Бұл зерттеу ескі жануарларға жасалған экспериментте инфекцияға қарсы вакциналарға бейімделген иммундық жауапты реттеудегі MDSC теріс рөлін зерттеуге және осы жасушалардың иммуносупрессивті белсенділігін фармакологиялық басу арқылы вакцинацияның тиімділігін арттыру тәсілдерін әзірлеуге арналған.

Жобаның мақсаты – тәжірибеде қартаю кезінде вакциналарға иммундық жауапты басудағы MDSC рөлін бағалау және вакцинацияның тиімділігін арттыру үшін фармакологиялық әдістерді әзірлеу.

Күтілетін және қол жеткізілген нәтижелер:

Жобалық жұмысты жүзеге асыру барысында келесi мәселелер дәлелденеді деп күтілуде: 1) вакцинамен индукцияланған иммундық жауаптың негізгі реттеушілері ағзаның қартаюына байланысты деңгейі айтарлықтай жоғарылайтын MDSC болып табылады. 2) MDSC белсенділігін фармацевтикалық препараттармен басу вакциналарға иммундық жауаптың жақсаруына әкеледі. Зерттеу үлгісі ретінде BALB/c инбредтік тінтуір желісі пайдаланылады. Сынақ вакцина ретінде инактивтендірілген толық-вирионды SARS-CoV-2 препараттарын пайдалану жоспарлануда, бұл таңдау, ең алдымен, жалғасып жатқан COVID-19 пандемиясымен және егде жастағы адамдарда және COVID-19 үшін басқа қауіп топтарында вакцинаның тиімділігін арттырудың жаңа тәсілдерін әзірлеу қажеттілігінен туындады.

Зерттеу тобының құрамы

Зерттеу тобына молекулалық және жасушалық иммунология және иммунобиотехнология саласындағы жоғары білікті мамандар кіреді.

Зерттеу тобының жарияланымдары: 

• Perfilyeva Y.V., Abdolla N., Ostapchuk Y.O., Tleulieva R., Krasnoshtanov V.K., Perfilyeva A.V., Belyaev N.N. Chronic inflammation contributes to tumor growth: Possible role of L-selectin-expressing myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) // Inflammation. – 2018. – V.42(1). – P.276-289. https://doi.org/10.1007/s10753-018-0892-6
• Perfilyeva Y.V., Ostapchuk Y.O., Abdolla N., Tleulieva R., Krasnoshtanov V.K., Belyaev N.N. Exogenous melatonin up-regulates expression of CD62L by lymphocytes in aged mice under inflammatory and non-inflammatory conditions // Immunological investigations. – 2019.- V.48(6). – P.623-643. https://doi.org/10.1080/08820139.2019.1586918
• Абдолла Н., Перфильева Ю.В., Тлеулиева Р., Остапчук Е.О., Красноштанов В.К., Тулеуханов С.Т., Беляев Н.Н. Cозылмалы қабыну белсендендірген миелоидты супрессорлық жасушалар (MDSCs) ісіктің өсуін ынталандырады // Вестник КазНМУ. — 2018. — №2. — С.233-236.
• Perfilyeva Y.V., Kustova E.А., Urazalieva N.Т., Baisheva S.А., Aubakirova А.Т., Tleulieva R.T., Belyaev N.N., Zakiryanova G.К. Effects of L-Selectin stimulation on the expression of chemokine receptor CXCR4 on NK Cells of healthy donors and tumor patients // Exp. Biol. Med. – 2012.-V.153.-N1.-P. 86-88. https://doi.org/10.1007/s10517-012-1650-7
• Perfilyeva Y., Ostapchuk Y., Aktas Cetin E., Yilmaz A., Deniz G., Talaeva S., Omarbaeva N, Oskolchenko I., Belyaev N. Hyaluronan-binding T regulatory cells in peripheral blood of breast cancer patients // Clin. & Cell Immunol. – 2014. – V.6(1). – e286. https://doi.org/10.4172/2155-9899.1000286
• Ostapchuk Y.O., Actas Cetin E., Perfilyeva Y.V.,Yilmaz A., Skiba Y.A., Chirkin A.P., Omarbaeva N.A., Talaeva Sh.G., Belyaev N.N., Deniz G. Peripheral blood NK cells expressing HLA-G, IL-10 and TGF-b in healthy donors and breast cancer patients // Immunol. — 2015.-V.298.-P.37-46. https://doi.org/10.1016/j.cellimm.2015.09.002
• Ostapchuk E.O., Perfil’eva Yu.V., Talaeva Sh.Zh., Omarbaeva N.A., Belyaev N.N. Content of HLA-G+ T cells in the peripheral blood from healthy women and breast cancer patients // Experim. Biol. Med.- 2015.-V.159.-N5.-Р.649-651. https://doi.org/10.1007/s10517-015-3038-y
• Perfilyeva Y., Abdolla N., Ostapchuk Y.O., Tleulieva R., Krasnoshtanov V.C., Belyaev N.N. Expansion of CD11b+Ly6Ghigh and CD11b+CD49d+ myeloid cells with suppressive potential in mice with chronic inflammation and light-at-night-induced circadian disruption // Res. — 2017. – N66. — P. 711-724. https://doi.org/10.1007/s00011-017-1052-4
• Belyaev N.N., Abdolla N., Perfilyeva Y.V., Ostapchuk Y.O., Krasnoshtanov V.K., Kali A., Tleulieva R. Daunorubicin conjugated with alpha-fetoprotein selectively eliminates myeloid-derived suppressor cells (MDSCs) and inhibits experimental tumor growth // Cancer Immunology, Immunotherapy. – 2018. — V.67. – P.101-111. https://doi.org/10.1007/s00262-017-2067-y
• Balabekova M.K., Ostapchuk Y.O., Perfilyeva Y.V., Tokusheva A.N., Nurmuhambetov A., Tuhvatshin R.R., Trubachev V.V., Akhmetov Z.B., Abdolla N., Kairanbayeva G.K., Sulev K., Belyaev N.N. Oral administration of ammonium metavanadate and potassium dichromate distorts the inflammatory reaction induced by turpentine oil injection in male rats // Drug and chemical toxicology, https://doi.org/10.1080/01480545.2019.1585446
• Zakiryanova G., Perfilyeva Y., Abdolla N., Kustova E., Urazalieva N., Ostapchuk E., Tleulieva R., Belyaev N. Human CD117-positive and CD117-negative NK cell subsets// Immunology, Special Issue: Abstracts of the Annual Congress of the British Society for Immunology, Liverpool, UK, 5–8 December, 2011. — – 2011. — V.135. – Р.90.
• Ostapchuk E.O., Perfilyeva Y.V., Kustova E.A., Urazalieva N.T., Omarbaeva N.A., Talaeva S.G., Belyaev N.N. Functional heterogenity of circulating T regulatory cell subsets in breast cancer patients // Breast cancer. – 2018. — V.25(6). – P.687-697. https://doi.org/10.1007/s12282-018-0874-4, 4 цитрования.
• Belyaev N. N., Ostapchuk Y.O., Perfilyeva Y.V. Regulatory NK cells: A potentially negative role in cancer//Chapter in the book Horizons in cancer research. Vol.69. Editor Watanabe H.S., New York, by Nova Science Publishers, Inc., 2018. — P.1-57.

Потенциалды пайдаланушылар үшін ақпарат

Өмір сүру ұзақтығы ұлғайған сайын, әлем халқы мен 65 және одан жоғары жастағы адамдардың саны 2050 жылға қарай екі есе артып, 1,5 миллиард адамға жетеді деп күтілуде. Әлемде 65 және одан жоғары жастағы халықтың үлесі 1990 жылғы 6 пайыздан 2019 жылы 9 пайызға дейін өсті. Бұл үлес 2050 жылға қарай 16 пайызға жетеді деп болжануда, әлемдегі әрбір алтыншы адамның жасы 65 және одан жоғары болады. Осыған ұқсас жағдай Қазақстанда да байқалады. Көптеген инфекциялардың ауырлығы егде жастағы адамдарда жастарға қарағанда жоғары, ал жұқпалы аурулар көбінесе мүгедектік пен тәуелсіздікке әкелетін асқынулармен байланысты. Бұл денсаулық сақтау жүйесіне үлкен қиындық тудырады, сондықтан жұқпалы аурулардың алдын алу салауатты қартаюды қамтамасыз ету және өмір сапасын жақсарту үшін маңызды шара болып табылады.

Бұл жобаны жүзеге асырудың тікелей әлеуметтік-экономикалық әсері кез келген іргелі зерттеулер сияқты шалғай сипатта болады. Осыған қарамастан, бұл жобаны іске асыру егде жастағы адамдарда вакцинацияның иммуногенділігін арттырудың ықтимал жолдары туралы бастапқы мәліметтерді алуға мүмкіндік береді, бұл сайып келгенде, егде жастағы адамдардың және жұқпалы аурулардан созылмалы қабынуы бар басқа да қауіп-қатер тобының өлім-жітімінің төмендеуіне әкелуі мүмкін, халықтың осы топтарының өмір сүру сапасын жақсарту, әлеуметтік белсенді, еңбекке қабілетті жастағылар шекарасын көтеру және сайып келгенде, елдің экономикалық әлеуетін арттыру және денсаулық сақтаудағы шығындарды азайту.

2023 (1 жартыжылдық)

Екі модельдегі кәрі және жас тышқандардағы антигенмен индукцияланған Т және В жасушаларының иммундық реакциясының көрсеткіштері зерттелді. 2022 жылы әзірленген әдістерді пайдалана отырып, белсенді емес SARS-CoV-2 тұтас жасушалы препаратымен иммунизацияланған BALB/c тышқандарында антигенмен индукцияланған иммундық жауапты бағалау жүргізілді. Ол үшін кәрі және жас тышқандарда күшейткіш иммундаудан 7-21 күн бұрын және кейін В-жасушаларының (B220+MHCII+), дендритті жасушалардың (ДЖ) (CD11b+CD11c+MHCII+), цитотоксикалық CD8+ Т-жасушаларының (CD44highCD62l), аңғал (CD44-CD62L+), орталық жады Т-жасушаларының (CD44highCD62lhigh) және CD4+CD49d+CD11a+ фенотипі бар антигенге тән жасушалар үлесін анықтаумен цитофлуориметриялық талдау жүргізілді. S1, N (ThermoFisher Scientific) рекомбинантты ақуыздары, спленоциттер және тұтас вирионды инактивацияланған SARS-COV-2ның әртүрлі концентрацияларда in vitro жағдайында бірге инкубациялау кезінде кәрі және жас тышқандардан алынған жасушалардың көбеюі және мононуклеарлардың IFNg өндірісі бағаланды. Иммунизацияны бақылау үшін иммунизацияланған және иммунизацияланбаған кәрі және жас жануарлардың сарысуындағы SARS-CoV-2  S1 домені мен N-протеиніне антиденелердің титрлерін анықтау үшін ИФА жүргізілді. Нәтижесінде, IgG S1 спайк протеинінің S доменіне және N SARS-CoV-2 нуклеопротеиніне барлық иммунизацияланған тышқандардың сарысуларында анықталды, кәрі және жас тышқандар арасындағы антидене титрлерінде сенімді айырмашылықтар анықталған жоқ. Кәрі жастағы вакцинацияланбаған және вакцинацияланған тышқандардағы CD8+ Т жасушаларының салыстырмалы құрамының жас тышқандармен салыстырғанда төмендеуі көрсетілген. Бұл жағдайда жас жануарлармен салыстырғанда кәрі жастағы тышқандарда аңғал Т жасушаларының деңгейі айтарлықтай төмендеді, ал эффекторлық Т жасушалары мен орталық жады Т жасушаларының деңгейі өзгерген жоқ. Вакцинация жас және кәрі тышқандарда В жасушаларының үлесінің жоғарылауына әкелетіні көрсетілген. Сондай-ақ, тұмауға қарсы суббірлік үш-валентті Influvac вакцинасымен (2 мкг/тышқан; Abbott Products, Голландия) иммунизацияланған CD1 аутбредті линиялық кәрі және жас тышқандарында антигенмен индукцияланған иммундық реакцияны бағалау жүргізілді. Иммунизацияны бақылау сұйылтуларда қайта вакцинациядан кейін 14 күннен кейін иммунизацияланбаған және иммунизацияланған тышқанның қан сарысуындағы арнайы IgG құрамын бағалау бойынша жүргізілді. Цитофлуориметриялық талдау арқылы жасушалардың екінші лимфоидты органдарға көшуіне жауап беретін В жасушаларында CXCR5 химокиндік рецепторының экспрессиясын және CD3+ Т лимфоциттеріндегі CD28 ко-стимуляторлық молекуласын қосымша талдаумен жоғарыда көрсетілген эффекторлық иммундық жасушалардың негізгі популяцияларының құрамын бағалау жүргізілді. Үш валентті influvac вакцинасын және PepTivator Influenza A (H1N1) research grade рекомбинантты пептидтер пулын немесе бақылау пептидтерін қосуға жауап ретінде спленоциттер культурасындағы Т-лимфоциттердің IFNg және TNFa антигенге тән өнімі бағаланды. IFNg және TNFa өнімдері жасушаішілік ағынмен бағаланды, сонымен қатар ИФА көмегімен супернатанттағы IFNg құрамын бағалады. Нәтижесінде, CD1 линиясының кәрі тышқандарында жас тышқандармен салыстырғанда Т жасушаларында CD62L экспрессиясы статистикалық тұрғыдан айтарлықтай төмендегені көрсетілген. Кәрі тышқандарда антигенге тән тұмауға қарсы цитокиндік реакция негізінен TNFa өндірісі арқылы жүзеге асатыны көрсетілген. Кәрі тышқандарды таңдалған дозада Influvac вакцинасымен иммундау антиденелердің жеткілікті жоғары титрлеріне әкелді.

2023 (2 жартыжылдық)

MDSC in vitro жағдайында кәрі тышқандарда антигенге тән Т-жасушалық реакцияны тежеу қабілеті бағаланды. SARS-CoV-2 инактивацияланған тұтас жасушалы препаратымен және тұмауға қарсы суббірлік инактивацияланған үш валентті Influvac вакцинасымен иммундаудан кейін кәрі тышқандарда MDSC антигенге тән Т-жасушалық реакцияны тежеу қабілетін бағалау үшін эксперименттер жүргізілді. SARS-CoV-2 инактивтендірілген тұтас жасушалы препаратты қолданатын модельде спленоцит жасушаларының культурасына MDSC қосқанда, супрессор:нысана 1:5 қатынасында, MDSC CD4+ және CD8+ Т жасушаларының антигенге тән IFNg өндірісін тежей алатыны анықталды. Өз кезегінде, MDSC деплециясы белсенді емес SARS-CoV-2 вирусымен иммунизацияланған кәрі тышқандардың көкбауырынан алынған CD4+ және CD8+ Т жасушалары шығаратын IFN-γ өндірісін айтарлықтай арттырды. Сондай-ақ, кәрі және жас тышқандарда көкбауырдан алынған CD11b+Gr1+ MDSC деңгейі мен CD8+ Т жасушаларының деңгейі мен CD8+ Т жасушаларындағы CD62L маркерінің экспрессиясы арасындағы теріс корреляция көрсетілген. Тұмауға қарсы Influvac вакцинасын қолданатын модельде сонымен қатар кәрі тышқандардан алынған Gr1+ жасушалардың IFNg және TNFа цитокиндерінің антигенге тән Т-жасушалық өндірісінің дозаға тәуелді тежелуін көрсетеді. Нәтижелер MDSC-тің Т-жасушаларының антигенге тән белсенділігін басудағы рөлін көрсетеді.

2024 (1 жартыжылдық)

D дәруменінің белсенді метаболитін енгізудің оңтайлы дозаларын анықтау үшін ғылыми әдебиеттер деректеріне талдау жасалды. Зерттеу топтарына кәрі жануарларды рандомизациялау жүргізілді. Әзірленген жоспарға сәйкес жануарлардың бірінші партиясын иммундау және D дәруменін енгізу бойынша жұмыстар жүргізілді. Жануарлардың бақылау тобында (0,05 мл тасымалдаушы (минералды май) + аптасына екі рет 0,25 мл PBS) және жануарлардың бірінші эксперименттік тобында (0,05 мл тасымалдаушыда 0,025 мкг кальцитриол + аптасына екі рет 0,25 мл PBS) MDSC құрамы мен фенотиптік және функционалдық сипаттамаларына (атап айтқанда, CD115, CD244, В7: PD-L2 және CD80 тобының ингибиторлық типті рецепторларының экспрессиясы бағаланды, сондай-ақ оттегінің белсенді түрлерінің өндірісі бағаланды) және эффекторлық иммундық жасушалардың құрамына (В-жасушаларының (B220+MHCII+), дендритті жасушалардың (CD11b+CD11c+MHCII+), цитотоксикалық CD8+ Т-жасушаларының ішінде  эффекторлық (CD44highCD62l), аңғалдық (CD44-CD62L+), орталық жады Т-жасушалары (CD44highCD62lhigh) үлесін анықтай отырып) цитофлуориметриялық талдау жүргізілді. ELISPOT талдауы арқылы Т-жасушаларының антигенге тән белсенділігін бағалаудың қосымша әдісі әзірленді. Тышқандардың бақылау және эксперименттік тобынан алынған Т-жасушаларының антигенге тән IFNg және TNFа өндірісін бағалау бойынша эксперименттер жүргізілді. Кәрі жануарлардан алынған MDSC антигенге тән Т-жасушалық реакцияны тежеу қабілетін бағалау үшін қосымша эксперименттер жүргізілді.

2024 (2 жартыжылдық)

D витаминінің белсенді метаболитін енгізудің кәрі тышқандардағы спецификалық антиденелер өндірісіне әсерін зерттеу бойынша жұмыстар жүргізілді. Кәрі және жас вакцинацияланған және вакцинацияланбаған тышқандардың, сондай-ақ D витаминінің белсенді метаболитін қабылдайтын кәрі жануарлардың, сарысуындағы 1,25 (OH)2D, S100A9, PGE2 деңгейлерін бағалау жүргізілді, бұрын әзірленген жоспарға сәйкес жануарлардың екінші эксперименттік тобын иммундау және D витаминін енгізу бойынша жұмыстар жүргізілді (0,05 мл тасымалдаушыда 0,05 мкг кальцитриол + 0,25 мл PBS аптасына екі рет). Жануарлардың екінші эксперименттік тобында MDSC құрамы мен фенотиптік және функционалдық сипаттамаларына (атап айтқанда, CD115, CD244, В7: PD-L2 және CD80 тобының ингибиторлық типті рецепторларының экспрессиясы бағаланды, сондай-ақ оттегінің белсенді түрлерінің өндірісі бағаланды) және эффекторлық иммундық жасушалардың құрамына (В-жасушаларының (B220+MHCII+), дендритті жасушалардың (CD11b+CD11c+MHCII+), цитотоксикалық CD8+ Т-жасушаларының ішінде  эффекторлық (CD44highCD62l), аңғалдық (CD44-CD62L+), орталық жады Т-жасушалары (CD44highCD62lhigh) үлесін анықтай отырып) цитофлуориметриялық талдау жүргізілді. Бақылау және эксперименттік (кальцитриол қабылдайтын) топтардағы кәрі жануарлардағы Т-жасушалары арқылы цитокиндердің антигенге тән өндірісін бағалау жүргізілді. Эксперименттік топтағы тышқандардан алынған MDSC супрессорлық белсенділігі аутологиялық Т жасушаларына қатысты бағаланды. Цитофлуориметриялық талдау деректерін талдау және нәтижелерді статистикалық өңдеу жүргізілді.

Кальцитриолды енгізу кәрі вакцинацияланған жануарларда арнайы антиденелердің өндірілуіне әсер етпегені көрсетілген, бұл D дәрумені тышқандардың антигендік ынталандыруға антидене реакциясын жасау қабілетіне әсер етпейтінін көрсетуі мүмкін. Алайда, кальцитриолды қабылдайтын жануарларда иммуногенді in vitro ынталандыруға жауап ретінде Т-жасушаларының антигенге тән IFNg өндірісін жоғарылату үрдісі байқалды. Кальцитриолды енгізу кәрі тышқандардағы F4/80 экспрессиялық CD11b+Gr1+жасушаларының құрамын айтарлықтай арттырды, бұл миелоидты жасушалардың макрофагтарға поляризациясын болжайды.

Қайта рецензиялауда жобаның ғылыми бағыты бойынша рецензияланатын ғылыми басылымда Web Of Science базасындағы импакт-фактор бойынша 2 (екінші) квартильге кіретін 1 (бір) мақала бар:

1. Perfilyeva Y, Aquino A., Borodin M., Kali A., Abdolla N., Ostapchuk Y., Tleulieva R, Perfilyeva A, Jainakbayev N., Sharipov K., Belyaev N. Can interventions targeting MDSCs improve the outcome of vaccination in vulnerable populations?/International Reviews of Immunology. – 2024. – 2024 жылдың қыркүйегінен бастап қайта қарауда (JIF QUARTILE — Q2 (Immunology); JIF PERCENTILE – 58.1 (Immunology) Web of Science; CiteScore 2023 = 11, Immunology and Allergy 82% Scopus).)

Жоба бойынша жарияланымдар:

1.Ostapchuk Y., Lushova A., Kan S., Abdolla N., Kali A., Tleulieva R., Perfilyeva A., Perfilyeva Y. Long-term changes in the phenotype and cytokine production of monocytes in COVID-19 recovered and vaccinated individuals //Infection and Immunity.– 2024. – N.92: e00216-24.https://doi.org/10.1128/iai.00216-24. (JCI QUARTILE — Q2 (Infectious diseases); JCI PERCENTILE – 50.78 (Infectious diseases) Web of Science; CiteScore 2023 = 6, Parasitology 82% Scopus).

2.Перфильева Ю.В., Абдолла Н., Кали А., Тлеулиева Р.Т., Әбен Д.С., Абдусаттарова Ю.Р., Лушова А.В., Остапчук Е.О., Каральник Б.В., Беляев Н.Н. Миелоидные супрессорные клетки (MDSC) регулируют Т-клеточный ответ у старых мышей, иммунизированных цельновирионной вакциной SARS-CoV-2. Eurasian Journal of Applied Biotechnology. – 2024, – Vol. 1. — C. 53-61. doi: 10.11134/btp.1.2024.5. (журнал рекомендован КОКСНВО МНВО РК).