Problems of VirologyProblems of VirologyВопросы вирусологии0507-40882411-2097Central Research Institute for Epidemiology1675310.36233/0507-4088-316HHCKYLORIGINAL RESEARCHESОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯResearch ArticleRecombinant VP1 protein of norovirus GII.4 (Caliciviridae: Norovirus) is capable to induse the production of cross-reacting antibodiesРекомбинантный VP1 норовируса генотипа GII.4 (Caliciviridae: Norovirus) способен индуцировать выработку перекрестно-реагирующих антителhttps://orcid.org/0000-0002-5905-5722LapinVladislav A.ЛапинВладислав Александрович
Russian Federation

Junior Researcher, laboratory of immunochemistry

младший научный сотрудник лаборатории иммунохимии

fridens.95@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7049-6935NovikovDmitry V.НовиковДмитрий Викторович
Russian Federation

PhD, Leading Researcher, laboratory of immunochemistry

канд. биол. наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории иммунохимии

novikov.dv75@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1033-7347KashnikovAlexander Yu.КашниковАлександр Юрьевич
Russian Federation

Researcher, laboratory of molecular epidemiology of viral infections

научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций

mevirfc@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7679-8029EpifanovaNatalia V.ЕпифановаНаталия Владимировна
Russian Federation

PhD, Leading Researcher, laboratory of molecular epidemiology of viral infections

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций

epifanovanv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3710-6648NovikovaNadezhda A.НовиковаНадежда Алексеевна
Russian Federation

Professor. Head of the laboratory of molecular epidemiology of viral infections

д-р биол. наук, профессор, ведущий научный сотрудник, заведующая лабораторией молекулярной эпидемиологии вирусных инфекций

novikova_na@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9742-7646MokhonovaEkaterina V.МохоноваЕкатерина Валерьевна
Russian Federation

Researcher, laboratory of immunochemistry

научный сотрудник лаборатории иммунохимии

ekaterinamohonova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2441-6874MelentevDmitry A.МелентьевДмитрий Александрович
Russian Federation

Junior Researcher, laboratory of immunochemistry

младший научный сотрудник лаборатории иммунохимии

dim-melente@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2811-6844TsyganovaMaria I.ЦыгановаМария Игоревна
Russian Federation

PhD, Leading Researcher, laboratory of immunochemistry

канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории иммунохимии

maria_che@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7663-6924ZaitsevDmitry E.ЗайцевДмитрий Евгеньевич
Russian Federation

Senior Lab Assistant, laboratory of immunochemistry

старший лаборант лаборатории иммунохимии

mitya.zaitseff@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2449-7213NovikovViktor V.НовиковВиктор Владимирович
Russian Federation

Professor. Head of the laboratory of immunochemistry

д-р биол. наук, профессор, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией иммунохимии

mbre@mail.ruAcademician I.N. Blokhina Nizhny Novgorod Scientific Research Institute of Epidemiology and Microbiology of the Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Welfare (Rospotrebnadzor)ФБУН «Нижегородский НИИ эпидемиологии и микробиологии им. академика И.Н. Блохиной» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор)2107202570328229003062025Copyright ©; 2025, Lapin V.A., Novikov D.V., Kashnikov A.Y., Epifanova N.V., Novikova N.A., Mokhonova E.V., Melentev D.A., Tsyganova M.I., Zaitsev D.E., Novikov V.V.Copyright ©; 2025, Лапин В.А., Новиков Д.В., Кашников А.Ю., Епифанова Н.В., Новикова Н.А., Мохонова Е.В., Мелентьев Д.А., Цыганова М.И., Зайцев Д.Е., Новиков В.В.2025Lapin V.A., Novikov D.V., Kashnikov A.Y., Epifanova N.V., Novikova N.A., Mokhonova E.V., Melentev D.A., Tsyganova M.I., Zaitsev D.E., Novikov V.V.Лапин В.А., Новиков Д.В., Кашников А.Ю., Епифанова Н.В., Новикова Н.А., Мохонова Е.В., Мелентьев Д.А., Цыганова М.И., Зайцев Д.Е., Новиков В.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://virusjour.crie.ru/jour/article/view/16753

Introduction. Norovirus (NoV) is one of the main causes of acute gastroenteritis. Currently, there is no vaccine to prevent norovirus infection. Vaccines under development are based on the capsid protein VP1, which is capable of forming virus-like particles.

The aim of the work was to analyze the immunogenic properties of the recombinant VP1 protein of NoV GII.4.

Materials and methods. In the blood serum of animals immunized with the recombinant VP1 protein obtained by the authors, titers and avidity of total antibodies and IgM antibodies against NoV VP1 were determined using enzyme immunoassay. The ability of the obtained antibodies to interact with NoV of different genotypes was assessed using immunoelectron microscopy.

Results. The recombinant VP1 protein induced high titer antibody production in animals. Total antibodies against VP1 had a high avidity, reaching 100%, which suggests that they have viral neutralizing activity. IgM antibodies had low avidity. Immunoelectron microscopy showed that IgG antibodies against VP1 protein of genotype GII.4 interact with wild-type NoV of genotype GII.7 and GII.17.

Conclusion. The obtained recombinant protein induces a sufficiently strong immune response with the formation of high avidity polyclonal cross-reacting antibodies, which allows us to consider it as an antigen component of a NoV vaccine candidate.

Введение. Норовирусы (НВ) являются одной из основных причин острого гастроэнтерита. В настоящее время отсутствует лицензированная вакцина против норовирусной инфекции. Разрабатываемые вакцины основаны на капсидном белке VP1, способном к формированию вирусоподобных частиц.

Целью настоящей работы стала характеристика иммуногенных свойств рекомбинантного VP1 НВ и оценка перекрестной реактивности антител против него с различными геновариантами НВ.

Материалы и методы. В сыворотке крови животных, иммунизированных полученным авторами рекомбинантным белком VP1, c помощью иммуноферментного анализа определяли титры и авидность суммарных антител и антител класса М (IgM) против VP1 HB. Способность полученных антител взаимодействовать с НВ разных генотипов оценивали с помощью иммуноэлектронной микроскопии.

Результаты. Рекомбинантный белок VP1 индуцировал образование у животных антител в высоких титрах. Суммарные антитела против VP1 имели высокую авидность, достигающую 100%, что предполагает наличие у них вируснейтрализующей активности. Антитела класса IgM обладали низкой авидностью. Методом иммуноэлектронной микроскопиии показано, что IgG-антитела против VP1 генотипа GII.4 взаимодействуют с НВ генотипа GII.7 и GII.17.

Заключение. Полученный рекомбинантный белок индуцирует выраженный иммунный ответ с формированием высокоавидных поликлональных перекрестно-реагирующих антител, что позволяет рассматривать его как антигенный компонент прототипа кандидатной вакцины против НВ человека.

norovirusrecombinant norovirus VP1antibodies against norovirus VP1vaccineноровирусрекомбинантный VP1 норовирусаантитела против VP1 норовирусавакцинаSergevnin V.I. Modern trends in long-term dynamics of the acute intestinal infections incidence of bacterial and viral etiology. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2020; 19(4): 14–9. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2020-19-4-14-19 https://elibrary.ru/zejihk (in Russian)Сергевнин В.И. Современные тенденции в многолетней динамике заболеваемости острыми кишечными инфекциями бактериальной и вирусной этиологии. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2020; 19(4): 14–9. https://doi.org/10.31631/2073-3046-2020-19-4-14-19 https://elibrary.ru/zejihkHall A.J., Wikswo M.E., Pringle K. Vital signs: foodborne norovirus outbreaks – United States, 2009–2012. MMWR Morb. Mortal Wkly Rep. 2014; 63(22): 491–5.Netzler N.E., Enosi Tuipulotu D., White P.A. Norovirus antivirals: Where are we now? Med. Res. Rev. 2019; 39(3): 860–86. https://doi.org/10.1002/med.21545Hasso-Agopsowicz M., Hwang A., Hollm-Delgado M.G., Umbelino-Walker I., Karron R.A., Rao R., et al. Identifying WHO global priority endemic pathogens for vaccine research and development using multi-criteria decision analysis. EBioMedicine. 2024; 110: 105424. https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2024.105424Prasad B.V., Hardy M.E., Dokland T., Bella J., Rossmann M.G., Estes M.K. X-ray crystallographic structure of the Norwalk virus capsid. Science. 1999; 286(5438): 287–90. https://doi.org/10.1126/science.286.5438.287Chhabra P., de Graaf M., Parra G.I., Chan M.C., Green K., Martella V., et al. Updated classification of norovirus genogroups and genotypes. J. Gen. Virol. 2019; 100(10): 1393–406. https://doi.org/10.1099/jgv.0.001318Tan M., Jiang X. The p domain of norovirus capsid protein forms a subviral particle that binds to histo-blood group antigen receptors. J Virol. 2005; 79(22): 14017–30. https://doi.org/10.1128/JVI.79.22.14017-14030.2005Bertolotti-Ciarlet A., White L.J., Chen R., Prasad B.V., Estes M.K. Structural requirements for the assembly of Norwalk virus-like particles. J. Virol. 2002; 76(8): 4044–55. https://doi.org/10.1128/JVI.76.8.4044-4055.2002Fang H., Tan M., Xia M., Wang L., Jiang X. Norovirus P particle efficiently elicits innate, humoral and cellular immunity. PLoS One. 2013; 8(5): e63269. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0063269Mohsen M.O., Gomes A.C., Vogel M., Bachmann M.F. Interaction of viral capsid-derived virus-like particles with the innate immune system. Vaccines (Basel). 2018; 6(3): 37. https://doi.org/10.3390/vaccines6030037Cates J.E., Vinjé J., Parashar U., Hall A.J. Recent advances in human norovirus research and implications for candidate vaccines. Expert. Rev. Vaccines. 2020; 19(6): 539–48. https://doi.org/10.1080/14760584.2020.1777860Lapin V.A., Novikov D.V., Mokhonova E.V., Melentyev D.A., Tsyganova M.I., Zaitsev D.E., et al. Production of recombinant norovirus VP1 protein and its antigenic and immunogenic properties. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2024; 101(5): 661–7. 2024; 101(5): 661–7. https://doi.org/10.36233/0372-9311-552 https://elibrary.ru/ubmktf (in Russian)Лапин В.А., Новиков Д.В., Мохонова Е.В., Мелентьев Д.А., Цыганова М.И., Новиков В.В. и др. Получение рекомбинантного белка VP1 норовируса и его антигенные и иммуногенные свойства. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2024; 101(5): 661–7. https://doi.org/10.36233/0372-9311-552 https://elibrary.ru/ubmktfParra G.I., Azure J., Fischer R., Bok K., Sandoval-Jaime C., Sosnovtsev S.V., et al. Identification of a broadly cross-reactive epitope in the inner shell of the norovirus capsid. PLoS One. 2013; 8(6): e67592. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0067592Li X., Zhou R., Tian X., Li H., Zhou Z. Characterization of a cross-reactive monoclonal antibody against Norovirus genogroups I, II, III and V. Virus Res. 2010; 151(2): 142–7. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2010.04.005Parra G.I., Abente E.J., Sandoval-Jaime C., Sosnovtsev S.V., Bok K., Green K.Y. Multiple antigenic sites are involved in blocking the interaction of GII.4 Norovirus capsid with ABH histo-blood group antigens. J. Virol. 2012; 86(13): 7414–26. https://doi.org/10.1128/JVI.06729-11Parker T.D., Kitamoto N., Tanaka T., Hutson A.M., Estes M.K. Identification of Genogroup I and Genogroup II broadly reactive epitopes on the norovirus capsid. J. Virol. 2005; 79(11): 7402–9. https://doi.org/10.1128/JVI.79.11.7402-7409.2005Shiota T., Okame M., Takanashi S., Khamrin P., Takagi M., Satou K., et al. Characterization of a broadly reactive monoclonal antibody against norovirus genogroups I and II: recognition of a novel conformational epitope. J. Virol. 2007; 81(21): 12298–306. https://doi.org/10.1128/JVI.01196-07Li X., Zhou R., Wang Y., Sheng H., Tian X., Li H., et al. Identification and characterization of a native epitope common to norovirus strains GII/4, GII/7 and GII/8. Virus Res. 2009; 140(1-2): 188–93. https://doi.org/10.1016/j.virusres.2009.01.015Yoda T., Terano Y., Suzuki Y., Yamazaki K., Oishi I., Utagawa E., et al. Characterization of monoclonal antibodies generated against Norwalk virus GII capsid protein expressed in Escherichia coli. Microbiol. Immunol. 2000; 44(11): 905–14. https://doi.org/10.1111/j.1348-0421.2000.tb02579.xAlmanza H., Cubillos C., Angulo I., Mateos F., Castón J.R., van der Poel W.H., et al. Self-assembly of the recombinant capsid protein of a swine norovirus into virus-like particles and evaluation of monoclonal antibodies cross-reactive with a human strain from genogroup II. J. Clin. Microbiol. 2008; 46(12): 3971–9. https://doi.org/10.1128/jcm.01204-08Lindesmith L.C., McDaniel J.R., Changela A., Verardi R., Kerr S.A., Costantini V., et al. Sera antibody repertoire analyses reveal mechanisms of broad and pandemic strain neutralizing responses after human norovirus vaccination. Immunity. 2019; 50(6): 1530–41. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2019.05.007Hansman G.S., Taylor D.W., McLellan J.S., Smith T.J., Georgiev I., Tame J.R., et al. Structural basis for broad detection of genogroup II noroviruses by a monoclonal antibody that binds to a site occluded in the viral particle. J. Virol. 2012; 86(7): 3635–46. https://doi.org/10.1128/JVI.06868-11Ford-Siltz L.A., Tohma K., Parra G.I. Understanding the relationship between norovirus diversity and immunity. Gut Microbes. 2021; 13(1): 1–13. https://doi.org/10.1080/19490976.2021.1900994Winder N., Gohar S., Muthana M. Norovirus: An overview of virology and preventative measures. Viruses. 2022; 14(12): 2811. https://doi.org/10.3390/v14122811Zharova A.M.D., Talayev V.Yu., Perenkov A.D., Zaichenko I.Ye., Svetlova M.V., Babaykina O.N., et al. In silico analysis of the antigenic properties of norovirus GII.4 Sydney [P16] VP1 protein. Opera Med. Physiol. 2023; 10(3): 140–51. https://doi.org/10.24412/2500-2295-2023-3-140-151Alvarado G., Salmen W., Ettayebi K., Hu L., Sankaran B., Estes M.K., et al. Broadly cross-reactive human antibodies that inhibit genogroup I and II noroviruses. Nat. Commun. 2021; 12(1): 4320. https://doi.org/10.1038/s41467-021-24649-wPark J., Lindesmith L.C., Olia A.S., Costantini V.P., Brewer-Jensen P.D., Mallory M.L., et al. Broadly neutralizing antibodies targeting pandemic GII.4 variants or seven GII genotypes of human norovirus. Sci. Transl. Med. 2025; 17(788): eads8214. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.ads8214Lindesmith L.C., McDaniel J.R., Changela A., Verardi R., Kerr S.A., Costantini V., et al. Sera antibody repertoire analyses reveal mechanisms of broad and pandemic strain neutralizing responses after human norovirus vaccination. Immunity. 2019; 50(6): 1530–41.e8. https://doi.org/10.1016/j.immuni.2019.05.007