Вирус Сендай

Вирус Сендай обладает свойством индуцировать продукцию интерферона альфа в лейкоцитах животных и человека. Это свойство вируса используется для промышленного производства интерферона из лейкоцитов, полученных из донорской крови. Предложение о таком использовании вируса и экспериментальное доказательство такой возможности было сделано в научной работе Кари Кантелла опубликованной в 1981 году[16].Лейкоцитарный интерферон является лекарственным препаратом[17].

Специфическое размножение вируса Сендай в опухолевых клетках

Одним из преимуществ вируса Сендай как потенциального онколитического агента является его безопасность. Несмотря на то, что вирус, в течение десятилетий, широко использовался в лабораторных исследованиях во всем мире, он никогда не провоцировал заболеваний у человека. Более того, вирус Сендай, в процессе клинических испытаний, после закапывания в нос взрослым и детям, не вызывал существенных побочных эффектов, но иммунизировал испытуемых к вирусу человеческого парагриппа 1-го типа[18][19]. Это связано с тем, что вирус Сендай и вирус человеческого парагриппа 1 вызывают образование перекрестных антител[18][19]. Ряд работ, проведенных в Японии, показал, что видоизмененный генно-инженерными методами, вирус Сендай может интенсивно распространяться в опухолевых клетках и уничтожать их, не затрагивая окружающие их нормальные клетки. Онколитическое действие вируса приводило к подавлению роста опухолей, состоящих из клеток человека у лабораторных животных. Новообразования на которые воздействовал вирус Сендай включают опухоли образованные клетками фибросаркомы[20], рака толстой кишки, поджелудочной железы[21] и мозга[22]. Также было показано, что рекомбинантный вирус Сендай с высокой эффективностью уничтожает опухоли меланомы, нейробластомы[23], плоскоклеточного рака, рака печени и простаты[24]. Кроме того, после инактивации ультрафиолетом, при внутриопухолевом введении, вирус Сендай часто оказывал иммуностимулирующее действие. Это действие помогало вирусу подавлять рост опухолей у модельных животных, включая, рак толстой кишки[25][26], мочевого пузыря[27], почки[28] и простаты[29]. Описаны полные и частичные ремиссии опухолей тучных клеток (мастоцитом) у собак вызванные исключительно введением немодифицированного вируса Сендай[30]. Кратковременная ремиссия после внутривенной инъекции живого вируса Сендай была описана у пациента с острой лейкемией в США в 1964 году[31]. Подробно механизмы противоракового действия вируса Сендай описаны в обзорной работе под названием "Механизмы онколитического действия парамиксовируса Сендай"[32].

Вирус Сендай известен научному сообществу более 60 лет. Почти все это время он активно использовался как модельный патоген в молекулярно биологических исследованиях. За последние три десятилетия интерес ученых был сфокусирован на этом вирусе как векторе для создания разнообразного набора генно-инженерных конструктов, включая конструкты для доставки трансгенов в клетку[33][34]. За счет того, что репликация вируса происходит исключительно в цитоплазме, риск генетической интеграции вирусного генома в геном хозяина отсутствует, такая интеграция является проблемой для многих других вирусных векторов.

Рекомбинантные варианты вируса Сендай были созданы путем удаления некоторых вирусных генов таких как белок сливания, матриксный белок и белок геммагглютинин-нейраминидазы так и путем введения в вирусный геном новых генов[35][36][37]. Вирусные конструкты так же создавались и путем модифиции в геноме вируса коротких участков ДНК. Например, был модифицирован фрагмент ДНК, кодирующий вирусный белок сливания (F)[38][39]. Белок сливания представляет собой мембранный гликопротеин типа I, который синтезируется в качестве неактивного предшественника (F0). Этот предшественник должен активироваться протеолитическим расщеплением по остатку аргинина-116[40]. После расщепления предшественник F0 дает две дисульфид-связанные субъединицы F1 и F2. В некоторых генно-инженерных экспериментах сайт протеолитического расщепления F0 изменяли, что приводило к тому, что изменялся набор протеаз-клетки хозяина которые были способны  разрезать и активировать F0[41]. В результате, менялась тропность вируса. Он мог размножаться только в тех клетках, которые экспрессировали соответствующие протеазы[38][39].

Неинвазивная визуализация вирусной инфекции

Для того чтобы наблюдать за инфекцией и распространением вируса Сендай прямо, непосредственно у живого животного был создан набор различных рекомбинантных конструктов[42][43]. Они позволяют изучать как динамику распространения вируса, так и его исчезновения в процессе выздоровления животного. Некоторые конструкты были созданы для экспрессии зеленого флуоресцентного белка (GFP)[44][45][46][47]. Один из них, rSeV-GFP4, доступен коммерчески и имеется в продаже. Некоторые другие конструкты были созданы для экспрессии красного флуоресцентного белка RFP[47][48]. Кроме того, были созданы конструкты для экспрессии гена люциферазы[49][42][43].

Одним из вариантов применения векторных конструктов на основе вируса Сендай является перепрограммирование соматических клеток в иСК[50][51]. Полученные перепрограммированные клетки  в конечном счете не экспрессируют трансгены[52]. Система для такого перепрограммирования доступна для приобретения от ThermoFisher Scientific как CTS CytoTune-iPS 2.1 Sendai Reprogramming Kit, каталожный номер: A34546 .

Вирус Сендай имеет несколько особенностей, которые необходимы для векторной системы, на основе которой может быть создана эффективная вакцина: вирус не интегрируется в геном хозяина, он не подвергается генетической рекомбинации и он реплицируется только в цитоплазме без промежуточных генетических продуктов в ядре клетки. Вирус Сендай, как и все другие представители семейства парамиксовирусов эволюционирует очень медленно и генетически стабилен. Геном вируса черезвычайно похож на геном вируса парагриппа человека 1 (Human Para-influenza Virus -1 (HPIV-1)), и оба вируса имеют общие антигенные детерминанты. В качестве вакцины для иммунизации против HPIV-1 вирус Сендай дикого типа использовался в клинических испытаниях с участием как взрослых[53], так и детей[54]. Вирус закапывали испытуемым в нос в дозах в диапазоне от 5 × 10⁵ до 5 × 10⁷ 50%  инфекционной эмбриональной дозы. Такого рода вакцинация приводила к выработке нейтрализующих антител к вирусу парагриппа человека 1 и не вызывала каких-либо ощутимых побочных эффектов. На основании этих испытаний можно заключить, что вирус Сендай безопасен для людей.

На основе вектора вируса Сендай разрабатывается вакцина против СПИДа. Эта разработка достигла второй фазы клинических испытаний. Большинство людей в детстве переболевают вирусом парагриппа 1, поэтому они во взрослом состоянии обычно имеют антитела к HPIV-1. Поскольку антитела к вирусу Сендай, перекрестны с антителами к HPIV-1, то они присутствуют у большинства людей, однако при этом не имеют высокого титра. Исследование, которое было опубликовано в 2011 году, продемонстрировало, что нейтрализующие антитела к вирусу Сендай (которые образовались в результате перенесенной HPIV-1 инфекции) могут быть обнаружены у 92,5% людей во всем мире со средним титром EC50 60,6 и значениями в диапазоне от 5,9 до 11,324[55]. Таким образом, эти антитела не должны помешать выработке иммунного ответа против вируса иммунодефицита, после применения вакцины сделанной на основе вируса Сендай[56][57]. Подробно о преимуществах вируса Сендай как вакцинного вектора для возможной вакцины против коронавируса SARS-CoV-2 можно прочитать в работе "Обзор технологий для создания вакцин против бетакоронавирусов и вирус Сендай как возможный вакцинный вектор" которая была опубликована в журнале "Молекулярная Биология"[58].