В данном проекте модель аэрогенно-передаваемой вирусной инфекции на мышах будет использована для испытания индукторов интерферона. В свете продолжающейся пандемии коронавирусной инфекции COVID-19 очень важно найти профилактические и терапевтические препараты, способные подавлять передачу или репликацию аэрогенно-передавамых вирусов. В качестве препаратов с защитным потенциалом против заражения РНК-вирусами интересны индукторы интерферонов. Это широкий класс веществ, ряд из которых уже разрешены и доступны для массового применения в качестве профилактики или лекарств. В данном проекте будет продемонстрирована востребованная модельная система для оценки способности препаратов индуцировать выработку интерферона и  защищать экспериментальных животных от вирусной инфекции. В модели используются мыши, чувствительные к аэрогенному или интраназальному заражению, и вирус венесуэльского энцефалита (ВЭЛ) в качестве вируса. Будут испытаны разные штаммы ВЭЛ на вирулентность при аэрогенном заражении и пригодность для использования в модели.

В данной работе будут получены доказательные данные по сравнению эффективности разных препаратов – индукторов интерферона — для защиты от аэрогенной инфекции.

Актуальность

В Казахстане есть исследовательские группы, которые создают препараты с противовирусной активностью, но нет достаточной технологической базы для тестирования эффективности перспективных субстанций против возбудителей ОРВИ. Недоступность для разработчиков в РК животных моделей вирусной передачи тормозит или делает невозможной создание отечественных препаратов для защиты от ОРВИ и COVID-19.

Цель

Продемонстрировать животную модель вирусной инфекции на уровне биобезопасности BSLII, пригодную для испытания способности индукторов интерферона предотвращать заражение экспериментальных животных в условиях аэрогенной передачи.

Ожидаемые результаты

В результате выполнения проекта будет продемонстрирована эффективность экспериментальной модели на уровне биобезопасности BSLII для скрининга химических веществ на способность индуцировать эндогенный интерферон и снижать число заражений агентами ОРВИ. В проекте будут получены доказательные данные по сравнению эффективности разных препаратов для защиты от аэрогенной инфекции РНК-вирусом, и такие данные будут использованы в качестве обоснования рекомендации применения для профилактики заражения COVID-19.

Руководитель проекта

Шульгау Зарина Токтамысовна, кандидат медицинских наук, Author ID в Scopus https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=25651954000, Researcher ID Web of Science http://www.researcherid.com/rid/L-1400-2015, ORCID ID https://orcid.org/0000-0001-8148-0816

Члены исследовательской группы

Шустов Александр Вячеславович, кандидат биологических наук, Author ID в Scopus http://www.scopus.com/inward/authorDetails.url?authorID=7003352587&partnerID=MN8TOARS, Researcher ID Web of Science http://www.researcherid.com/rid/K-1148-2013, ORCID ID https://orcid.org/0000-0001-9880-9382

Жылкибаев Асылбек Айтанулы, PhD, Author ID в Scopus http://www.scopus.com/inward/authorDetails.url?authorID=55895257700&partnerID=MN8TOARS, Researcher ID Web of Science http://www.researcherid.com/rid/N-4113-2017, ORCID ID https://orcid.org/0000-0001-9244-1505

Кулаков Иван Вячеславович, доктор химических наук, Author ID в Scopus http://www.scopus.com/inward/authorDetails.url?authorID=7003756250&partnerID=MN8TOARS, Researcher ID Web of Science http://www.researcherid.com/rid/A-7471-2014, ORCID ID https://orcid.org/0000-0001-5772-2096

Кеер Виктория Владимировна,  магистр естественных наук по специальности биология. Индекс Хирша 2 , ORCID 0000-0001-8885-2387,  Scopus Author ID: 57211028385

Жуликеева Айгерим Манарбековна, магистр. ORCID https://orcid.org/0000-0001-6136-8093. Имеет опыт работы с лабораторными животными, владеет биохимическими, гемостазиологическими, физиологическими методами исследования.

Публикации и охранные документы по теме проекта

1. Oleshchuk A.L.; Shulgau Z.T.; Seilkhanov T.M.; Vasilchenko A.S.; Talipov S.A.; Kulakov I.V. Synthesis and Biological Activity of 4-(Pyridin-3-yl)-2-hydroxy-4-oxobut-2-enoic Acid Derivatives // Synlett. – 2020. – Vol. 31. – P. 165-170. DOI: 10.1055/s-0037-1610738. (IF-2,418,Q2)
2. Oleshchuk A.L., Karbainova A.A., Krivoruchko T.N., Shulgau Z.T., Seilkhanov T.M., Kulakov I.V. Synthesis and biological activity of 3,5-diacetyl-2,6-dimethylpyridine derivatives // Chemistry of Heterocyclic Compounds. — 2019. — Vol. 55(1). — P. 47–51. DOI: https://doi.org/10.1007/s10593-019-02417-5. (IF-1,492, Q3)
3. Kayukova L.A., Uzakova А.B., Baitursunova G.P., Dusembaeva G.Т., Shulgau Z.Т., Gulyayev A.Ye., Sergazy Sh.D. Inhibition of α-amylase and α-glucosidase by new b-aminopropionamidoxime derivatives // Pharmaceutical Chemistry Journal. — 2019. — Vol. 53(2). — P. 129-133. DOI 10.1007/s11094-019-01966-5. (IF-0,51, Q4)
4. Kulakov I.V., Palamarchuk I.V., Shulgau Z.T., Seilkhanov T.M., Gatilov Yu.V., Fisyuk A.S. Synthesis, structure and biological activity 3- (arylmethyl) aminopyridine-2 (1H) -ones and 1H-pyrido[2,3-b][1,4]oxazin2(3H)-ones // Journal of Molecular Structure. – 2018. – Vol. 1166. – P. 262–269. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2018.04.036. (IF-2,12, Q3)
5. Shulgau Z., Sergazy Sh., Krivoruchko T., Kenzhebayeva N., Sagindykova B., Gulyayev A. Osteoprotective properties of RNA-containing drug Osteochondrin S on the model of insufficiency of sex hormones in rats // Int. J. Morphol. – 2017. – Vol. 35 (4). – P. 1233-1238. DOI: 10.4067/S0717-95022017000401233. (IF-0,369, Q4)
6. Nurgozhin T., Sergazy S., Adilgozhina G., Gulyayev A., Shulgau Z., Abuova G., Tritek V., Saparov A. Hepato- and Nephroprotective Effects of the Polyphenol Concentrate From Cabernet Sauvignon Grape Varieties Cultivated in Kazakhstan in the Experimental Model Of CCL4-Induced Toxicity // International Journal of Toxicological and Pharmacological Research. – 2017. – 9(3). – P. 179-188. (IF-0,69, Q4)
7. Berikkhanova K., Omarbaev R., Gulyayev A., Shulgau Z., Ibrasheva D., Adilgozhina G., Sergazy S., Zhumadilov Z., Askarova S. Red blood cell ghosts as promising drug carriers to target wound infections // Medical Engineering and Physics. – Vol. 38(9). – 2016. – P. 877-884. DOI: 10.1016/j.medengphy.2016.02.014. Epub 2016 Apr 6. (IF-1.785, Q3)
8. RU2688217-C1 Pyridine derivatives of bis(3,4-dihydroquinoxalin-2(1n)-one) and bis(3,4-dihydro-2n-benzo(b)(1,4)oxazin-2-one), having analgesic activity // Изобретатели: Kulakov IV; Karbainova AA; Shulgau ZT;ссоавт. Основной идентификационный номер Derwent: 2019-510674.
9. RU2017102282-A; RU2684779-C2 Use of beta-morpholinopropioamidoxime derivative as anti-diabetic agent // Изобретатели: Kayukova LA, Praliev KD, Dyusembaeva GT, Gulyaev AE, Sergazy ShD, Nurgozhin TS, Shulgau ZT. Основной идентификационный номер Derwent: 2018-67368D.
10. Fluorescent tagging the NS1 protein in yellow fever virus: replication-capable viruses which produce the secretory GFP-NS1 fusion protein. Syzdykova LR, Binke S, Keyer VV, Shevtsov AB, Zaripov MM, Zhylkibayev AA, Ramanculov EM, Shustov AV. Virus Res. 2020 Dec 31:198291. doi: 10.1016/j.virusres.2020.198291. Online ahead of print. PMID: 33388393. (IF 2.934, Q2).
11. Palindromic sequence-targeted (PST) PCR: a rapid and efficient method for high-throughput gene characterization and genome walking. Kalendar R, Shustov AV, Seppänen MM, Schulman AH, Stoddard FL. Sci Rep. 2019 Nov 27;9(1):17707. doi: 10.1038/s41598-019-54168-0. PMID: 31776407 (IF 3.998, Q1).
12. Towards development of plasmacytoma cells-based expression systems utilizing alphavirus vectors: An NS0-VEE model. Keyer VV, Shevtsov AB, Zaripov MM, Baltabekova AZ, Ramanculov EM, Shustov AV. J Virol Methods. 2019 Dec;274:113734. doi: 10.1016/j.jviromet.2019.113734. Epub 2019 Sep 13. PMID: 31525396  (IF 1.746, Q3).
13. Unusual Stability of a Recombinant Verrucomicrobium spinosum Tyrosinase to Denaturing Agents and Its Use for a Production of a Protein with Adhesive Properties. Axambayeva AS, Zhaparova LR, Shagyrova ZS, Ramankulov EM, Shustov AV. Appl Biochem Biotechnol. 2018 Jul;185(3):736-754. doi: 10.1007/s12010-017-2686-y. Epub 2018 Jan 6. PMID: 29306981 (IF 2.277, Q2).
14. Recombinant Vaccinia virus-coded interferon inhibitor B18R: Expression, refolding and a use in a mammalian expression system with a RNA-vector. Kim YG, Baltabekova AZ, Zhiyenbay EE, Aksambayeva AS, Shagyrova ZS, Khannanov R, Ramanculov EM, Shustov AV. PLoS One. 2017 Dec 7;12(12):e0189308. doi: 10.1371/journal.pone.0189308. eCollection 2017. PMID: 29216299 (IF 2.776, Q1).
15. Международный патент и патент США: (WO/2008/137163) TWO-COMPONENT GENOME FLAVIVIRUS AND USES THEREOF. Inventors: Ilya V. Frolov and Alexandr V. Shustov. Houston TX US.Pub. No.: WO/2008/137163 International Application No.: PCT/US2008/005824. Patent application number: 20090324623.
16. Sarina N, Abeldenov S, Turgimbayeva A, Zhylkibayev A, Ramankulov Y, Khassenov B, Eskendirova S. Obtaining and characterization of monoclonal antibodies against recombinant extracellular domain of human epidermal growth factor receptor 2. Hum Antibodies. 2018. 26(2):103-111. doi: 10.3233/HAB-170327 (IF 0.45, Q4).
17. Zhylkibayev A., Akishev Z., Khassenov B., Sarina N., Ramankulov Y., Mukanov K. Eskendirova S. Obtaining and characterization of a recombinant LipL32 protein for detection of leptospirosis. Tropical Biomedicine. 2018. 35(1): 280–287 (IF 0.719, Q4)
18. Abetov D., Kiyan V., Zhylkibayev A., Sarbassova D., Alybayev S., Spooner E., Song M., Bersimbaev R., Sarbassov D. Formation of mammalian pre-ribosomes proceeds from intermediate to composed state during ribosome maturation. J Biol Chem.2019 Jul 12; 294(28):10746-10757. doi: 10.1074/jbc.AC119.008378 (IF 4.02, Q1)
19. Mukantayev K.N., Mukanov K.K., Zhylkibayev A. Role of monoclonal antibodies against the programmable death (PD-1) receptor of T-cells in targeted therapy of melanoma. Eurasian Journal of Applied Biotechnology. 2018.1:17-22. doi: 10.11134/btp.1.2018.2 (IF 0.117)
20. KZ25592-A4 New strain of hybrid cultured animal cells Mus Musculus Mab/VLKRS-2F2, useful producing monoclonal antibodies to recombinant antigen p24 leukemia virus in cattle // Bakirova GA, Belyalova AR, Zhylkibayev AA, Baltin KK, Mukanov KK, Mukantayev KN, Ramankulov EM. Основной идентификационный номер Derwent: 2019-31894G.
21. Fluorescent tagging the NS1 protein in yellow fever virus: replication-capable viruses which produce the secretory GFP-NS1 fusion protein. Syzdykova LR, Binke S, Keyer VV, Shevtsov AB, Zaripov MM, Zhylkibayev AA, Ramanculov EM, Shustov AV. Virus Res. 2020 Dec 31:198291. doi: 10.1016/j.virusres.2020.198291. Online ahead of print. PMID: 33388393. (IF 2.934. Q2).
22. Towards development of plasmacytoma cells-based expression systems utilizing alphavirus vectors: An NS0-VEE model. Keyer VV, Shevtsov AB, Zaripov MM, Baltabekova AZ, Ramanculov EM, Shustov AV. J Virol Methods. 2019 Dec;274:113734. doi: 10.1016/j.jviromet.2019.113734. Epub 2019 Sep 13. PMID: 31525396. (IF 746, Q3).
23. Шульгау З.Т., Криворучко Т.Н., Жуликеева А.М., Сергазы Ш.Д., Гуляев А.Е., Кулаков И.В. Актуальность поиска новых субстанций с психотропной активностью среди дериватов пиридина // Вестник СурГУ. Медицина. – 2018. – № 3 (37). – С. 86-90.
24. Шульгау З.Т., Жуликеева А.М., Сергазы Ш.Д., Сегизбаева Г.Ж., Гуляев А.Е. Цитопротекторный потенциал экстрактов клюквы, брусники, черники.// Международный научный журнал №18 (308)/2020, ООО «Издательство молодой ученый», 2020. г. Казань. С. 208-212.
25. Kulakov I.V., Nikolaenkova E.B., Gatilov Y.V., Tikhonov A.Y., Fisyuk A.S. Synthesisof 1-hydroxy-1,5-dihydro-2H-pyrrol-2-onesor 1-hydroxy-1,6-dihydropyridine-2,5-dionesfromN-hydroxy-N-(2-oxoalkyl)amides // TetrahedronLetters, 2015, V. 56 (44), pp. 5980–5981. doi: 10.1016/j.tetlet.2015.09.030 (IF 2.32, Q2).
26. Shyamal Baruah, Alexander Fisyuk, Ivan V. Kulakov, Amrit Puzari. An Atom Economic Acid Catalyzed Synthetic Method for Aromatic Imines // Asian Journal of Chemistry and Pharmaceutical Sciences, 2017, 2 (1), pp.6-9. https://doi.org/10.18311/ajcps/2017/10991.
27. Anton L. Shatsauskas, Anton A. Abramov, Elina R. Saibulina, Irina V. Palamarchuk, Ivan V. Kulakov, Alexander S. Fisyuk. Synthesis of 3-amino-6-methyl-4-phenylpyridin-2(1Н)-one and its derivatives // Chemistry of Heterocyclic Compounds, 2017, 53 (2), 186–191. DOI 10.1007/s10593-017-2038-4. (IF 1.492, Q3)
28. Ivan V. Kulakov, Anton L. Shatsauskas, Mariya V. Matsukevich, Irina V. Palamarchuk, Tulegen M. Seilkhanov, Yuriy V. Gatilov, Alexander S. Fisyuk. A New Approach to the Synthesis of Benzo[c][1,7]naphthyridin-4(3H)-ones // Synthesis, 2017; 49 (16), pp. 3700-3709. DOI: 10.1055/s-0036-1590470. (IF 2.65, Q1)

Достигнутые результаты

2020 г.

В результате работ были созданы живые рекомбинантные вирусы уровня патогенности BSLII – один вирус на основе штамма TC-83 вируса венесуэльского энцефалита лошадей (ВЭЛ), второй вирус на основе штамма TRD ВЭЛ, оба вируса со вставками гена зелёного флуоресцентного белка (GFP).

Продемонстрирована виремия в организме экспериментальных животных.

2021 г.

Исследована временная динамика изменения титров вирусов в ходе инфекции в организме мышей. Оба вируса показывают пик виремии на 3-и сутки и сильное падение титра на 5-е сутки после заражения.

Изучена противовирусная активность кандидатных субстанций на основе оксоцинов в культуре клеток. Были изучены субстанции (чистые химические вещества разных классов): производное оксоцинопиридина – 1-(2,5-диметил-11,12-дигидро-5H-5,11-эпоксибензо[7,8]оксоцино¬[4,3-b]¬пиридин-3-ил)этан-1-он, производное пиридинопировиноградной кислоты – (Z)-4-(2-метил-5-нитро-4-(фуран-2-ил)-6-фенилпиридин-3-ил)-2-гидрокси-4-оксобут-2-еновая кислота, 3-((3-нитробензил)амино)-6-метил-4-фенилпиридин-2(1H)-он. Использовали метод оценки противовирусного действия по ингибированию ЦПД.

Измерена способность индукторов интерферона, допущенных для клинического применения, и кандидатных субстанций на основе оксоцинов защищать животных от аэрогенного заражения после подкожного применения исследуемых субстанций. Исследована активность двух аптечных препаратов – индукторов интерферона, и одной субстанции – производного оксоцина, по способности защищать мышей от летальной инфекции в результате аэрогенного заражения лабораторными штаммами вируса венесуэльского энцефалита (ВЭЛ). В качестве индукторов интерферона применяли аптечные препараты Тилорон и Циклоферон (а также аналог Циклоферона по действующему веществу Неовир), производное оксоцина – 1-(2,5-диметил-11,12-дигидро-5H-5,11-эпоксибензо[7,8]оксоцино¬[4,3-b]¬пиридин-3-ил)этан-1-он. Использовали созданные лабораторией штаммы ВЭЛ Vik54 (апатогенен для мышей, производит флуоресцентный маркёр GFP) и Vik57 (патогенен для мышей, не несёт гетерологических генов, обладает высокой вирулентностью).

2022 г.

В результате работ продемонстрирована модель защиты от летальной вирусной инфекции. Использованы модели на мышах линии CD-1 и крысах Wistar. В качестве препаратов использовали фармакопейные препараты тилорон и циклоферон, а также экспериментальные препараты — производные оксоцина. Исследована временная динамика изменения титров виремии в группах мышей и крыс, леченых препаратами и контрольных группах без лечения. Показаны защита от гибели в результате аэрогенного заражения мышей и противовирусное действие испытанных препаратов на крысах. Продемонстрировано противовирусное действие производного оксоцина. Подтверждена способность Тилорона и Циклоферона защищать мышей от летальной вирусной инфекции. Данное наблюдение открывает существование механизмов установления противовирусного состояния, работающих без индукции циркулирующих интреферонов.

Публикации и охранные документы

Viktoriya Keyer, Laura Syzdykova, Gulzat Zauatbayeva, Aigerim Zhulikeyeva, Yerlan Ramanculov, Alexandr V. Shustov and Zarina Shulgau Tilorone and Cridanimod Protect Mice and Show Antiviral Activity in Rats despite Absence of the Interferon-Inducing Effect in Rats // Pharmaceuticals. 2022, 15, 617. https://doi.org/10.3390/ph15050617 (JCR:Q1, Citescore: Q2, IF: 5,863)