SPHERICAL NANO- AND MICROPARTICLES DERIVED FROM PLANT VIRUSES FOR THE DISPLAY OF FOREIGN PROTEINS OR EPITOPES

• Main Authors: SHEVELEVA, ANNA ALEXANDROVNA, CHIRKOV, SERGEY NIKOLAEVICH, ARCHIPENKO, MARINA VLADIMIROVNA, KARPOVA, OLGA VIACHESLAVOVNA, TRIFONOVA, EKATERINA ALEXEEVNA, ATABEKOV, IOSIF GRIGORIEVICH, KIRPICHNIKOV, MIKHAIL PETROVICH, NIKITIN, NIKOLAY ALEXANDROVICH
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 14.06.2012
• Subjects: BEER; BIOCHEMISTRY; CHEMISTRY; COMPOSITIONS THEREOF; CULTURE MEDIA; ENZYMOLOGY; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; METALLURGY; MICROBIOLOGY; MICROORGANISMS OR ENZYMES; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; NANOTECHNOLOGY; ORGANIC CHEMISTRY; PEPTIDES; PERFORMING OPERATIONS; PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICROORGANISMS; SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; SPIRITS; TRANSPORTING; VINEGAR; WINE

A novel type of particle platform for application in biotechnology is provided by the present invention. Said platforms comprise RNA-free particles generated by thermal denaturation and structural remodeling of helical plant viruses. Tobamoviruses and, in particular,tobacco mosaic virus (TMV) coat protein (CP) subunits, denatured, at high temperatures are specifically self-assembled by two-stage assembly into the spherical particles (SPs) of similar shape and varying size including nanoparticles (SNPs) with a diameter up to 100-150 nm and spherical microparticles (SMPs) with a diameter up to 800 nm and more. The size of said SPs depends on the virus concentration used and, therefore can be controlled. Said SPs are biologically safe, highly stable and highly immunogenic. Said SNPs and SMPs are structurally distinct from viruses presently known. They are unique, having no protein nanoparticle analogs in the nature. Said particles can be produced by the native virus and also by different forms of viral CP lacking RNA. The SPs can be generated by thermal denaturation and structural remodeling of different helical plant viruses belonging to genera Tobamovirus, Hordeivirus and family Flexiviridae. The invention relates to the creation of functionally active compostions on the base of said SP-platforms for use in medicine, veterinary, virology, immunology and diagnostics. In accordance with this aspect of the present invention, several immunogenic compositions were obtained comprising SP platform and linked to the SP surface foreign full-size proteins, including green fluorescent protein, coat protein of PVX or epitopes of several different viruses (e.g. human influenza A virus and rubella virus epitopes). The procedure of in vitro assembly of said type of composition took about one hour. Apparently, the nanocomplexes of SNP/SMP with foreign antigens/epitopes could be regarded as candidate nanovaccines. In accordance with another aspect of the present invention, we found that the TMV- generated SPs can be used as immunological booster or adjuvant stimulating the immune response of animals by parenteral immunization. La présente invention concerne un nouveau type de plate-forme de particule pour application en biotechnologie. Lesdites plates-formes comprennent des particules sans ARN générées par dénaturation thermique et remodelage structural de virus de plante hélicoïdaux. Les sous-unités de protéine d'enveloppe (CP) de tobamovirus et, en particulier, du virus de la mosaïque du tabac (TMV), dénaturées, à haute température, sont spécifiquement auto-assemblées par un assemblage à deux étapes dans des particules sphériques (SP) de forme similaire et de taille variable comprenant des nanoparticules (SNP) ayant un diamètre jusqu'à 100 à 150 nm et des microparticules sphériques (SMP) ayant un diamètre jusqu'à 800 nm et plus. La taille desdites SP dépend de la concentration de virus utilisée et, par conséquent, peut être contrôlée. Lesdites SP sont biologiquement sûres, très stables et très immunogènes. Lesdites SNP et SMP sont structuralement distinctes de virus actuellement connus. Elles sont uniques, n'ayant pas d'analogues de nanoparticule protéique dans la nature. Lesdites particules peuvent être produites par le virus natif et également par différentes formes de CP viral sans ARN. Les SP peuvent être générées par dénaturation thermique et remodelage structural de différents virus de plante hélicoïdaux appartenant aux genres Tobamovirus, Hordeivirus et à la famille Flexiviridae. L'invention concerne la création de compositions fonctionnellement actives sur la base desdites plates-formes SP pour utilisation en médecine, en médecine vétérinaire, en virologie, en immunologie et en diagnostic. Selon cet aspect de la présente invention, plusieurs compositions immunogènes sont obtenues en incluant la plate-forme SP et par liaison à la surface des SP des protéines étrangères de pleine longueur, comprenant une protéine fluorescente verte, une protéine d'enveloppe de PVX ou des épitopes de plusieurs virus différents (par exemple le virus de la grippe A humaine et des épitopes de virus de la rubéole). La procédure d'assemblage in vitro dudit type de composition dure environ une heure. Apparemment, les nanocomplexes de SNP/SMP avec des antigènes/épitopes étrangers peuvent être considérés comme des nanovaccins candidats. Selon un autre aspect de la présente invention, nous avons observé que les SP générées par TMV peuvent être utilisées en tant que rappel ou adjuvant immunologique stimulant la réponse immunitaire d'animaux par immunisation parentérale.