Construction of prokaryotic expression system of genes coding for protective antigens of Mycobacterium tuberculosis

Abstract

Туберкулез – одно из самых распространенных заболеваний в мире, которое вызывается некоторыми видами рода Mycobacterium. Самым распространенным патогеном, вызывающим туберкулез у человека является Mycobacterium tuberculosis. По данным ВОЗ, ежегодно туберкулезом заболевают не менее 10,4 млн. человек и 1,3 млн. умирают от этой болезни. Создание новых вакцинных кандидатов, разработка диагностических тестов, а также поиск протективных антигенов – приоритетные задачи в борьбе с туберкулезом. В рамках данной работы была создана прокариотическая система экспрессии генов M. tuberculosis, кодирующих протективные антигены, и изучены их антигенные свойства ex vivo на спленоцитах мышей, инфицированных M. tuberculosis и in vitro на сыворотках крови людей. Полученные результаты были статистически проанализированы с использованием критерия Лиллиефорса, Шапиро-Уилка, Даннета и Краскела-Уоллиса. В результате работы было показано, что гибридные белки GST-ESAT-6, GST-TB10.4, GST-HspX вызывают продукцию цитокинов в ответ на стимуляцию ими спленоцитов мышей, причем стимуляция белками GST-ESAT-6 и GST-TB10.4 усиливала продукцию IFNγ, а стимуляция белком GST-HspX увеличивала долю TNFα+-лимфоцитов. Обнаружение антител к данным антигенам в сыворотках крови здоровых людей, и людей, имеющих активную или латентную формы туберкулеза, позволило сделать вывод о специфичности полученных антигенов и о доступности в их структуре иммуногенных эпитопов. Таким образом, в результате работы была создана прокариотическая система экспрессии генов M. tuberculosis, кодирующих протективные антигены, а изучение их антигенных свойств позволяет заключить, что полученные гибридные белки могут быть использованы в качестве специфических индукторов при проведении иммунологических исследований.

Tuberculosis is one of the most common diseases in the world, which is caused by some species of Mycobacterium. The most common tuberculosis pathogen in humans is Mycobacterium tuberculosis. According to the WHO, at least 10.4 million people are affected by tuberculosis every year and 1.3 million die of this disease. The creation of new vaccine candidates, development of diagnostic tests, and investigation of protective antigens are the priority tasks in the fight against tuberculosis. In this study a prokaryotic system for the expression of protective antigens of M. tuberculosis was developed and the antigenic properties of these antigens were studied ex vivo on splenocytes of M. tuberculosis and in vitro on sera of healthy people and people with active or latent tuberculosis . The results were statistically analyzed using the Lilliefors, Shapiro-Wilk, Dunnett, and Kraskel-Wallis tests. As a result, GST-ESAT-6, GST-TB10.4, GST-HspX hybrid proteins were shown to cause the production of cytokines in response to stimulation of mouse splenocytes. Stimulation by GST-ESAT- 6 and GST-TB10.4 increased the production of IFNγ, and stimulation by GST-HspX fusion protein led to the increase of the proportion of TNFα + lymphocytes. The detection of antibodies to these antigens in blood serum of healthy people, and patients with active or latent forms of tuberculosis confirmed the antigens specificity . Thus, the work resulted in the construction of prokaryotic expression system of genes coding for protective antigens of Mycobacterium tuberculosis and the analysis of their antigenic properties showed the possibility to use the hybrid proteins as specific inducers in immunological studies.