veterinaryВетеринария сегодняVeterinary Science Today2304-196X2658-6959"Veinard"10.29326/2304-196X-2023-12-3-215-221veterinary-741Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ | ВЕТЕРИНАРНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯORIGINAL ARTICLES | VETERINARY MICROBIOLOGYСпособ получения и хранения гипериммунной сибиреязвенной сывороткиMethod of obtaining and storing hyperimmune anthrax serumhttps://orcid.org/0000-0002-4378-8569ИвановаC. В.IvanovaS. V.

Иванова Светлана Викторовна, кандидат биологическихнаук, заведующий центром коллективного пользования

г. Казань, Республика Татарстан

Svetlana V. Ivanova, Candidate of Science (Biology), Head of the Center of Collective Use

Kazan, Republic of  Tatarstan

9274281396@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0159-3843МельниковаЛ. А.MelnikovaL. A.

Мельникова Лилия Арсентьевна, кандидат ветеринарных наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории коллекции штаммов микроорганизмов 

г. Казань, Республика Татарстан

Lilia A. Melnikova, Candidate of Science (Veterinary Medicine), Associate Professor, Leading Researcher, Laboratory for Collection of Strains of Microorganisms

Kazan, Republic of  Tatarstan

vnivi@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0853-5678РодионовА. П.RodionovA. P.

Родионов Александр Павлович, кандидат ветеринарных наук, младший научный сотрудник лаборатории коллекции штаммов микроорганизмов

г. Казань, Республика Татарстан

Alexander P.  Rodionov, Candidate of  Science (Veterinary Medicine), Junior Researcher, Laboratory for Collection of Strains of  Microorganisms

Kazan, Republic of  Tatarstan

alexandrvetspets@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9882-3475ЕвстифеевВ. В.EvstifeevV. V.

Евстифеев Виталий Валерьевич, доктор биологических наук, доцент, главный научный сотрудник отделения вирусологических и ультраструктурных исследований

г.  Казань, Республика Татарстан

Vitaliy V.  Evstifeev, Doctor of Science (Biology), Associate Professor, Chief Researcher, Department of  Virological and Ultrastructural Research

Kazan, Republic of  Tatarstan

evstifeev@vnivi.ruФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» (ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ»)РоссияFSBSI “Federal Center for Toxicological, Radiation, and Biological Safety” (FSBSI “FCTRBS-ARRVI”)Russian Federation202320092023123215221Copyright © Иванова C.В., Мельникова Л.А., Родионов А.П., Евстифеев В.В., 20232023Иванова C.В., Мельникова Л.А., Родионов А.П., Евстифеев В.В.Ivanova S.V., Melnikova L.A., Rodionov A.P., Evstifeev V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://veterinary.arriah.ru/jour/article/view/741

Сибирская язва – особо опасная инфекционная болезнь животных и человека, вызываемая спорообразующей бактерией Bacillusanthracis. В настоящее время данное заболевание широко распространено во многих странах мира. Некоторыерегионы Российской Федерации являются эндемичными по сибирской язве. Большое число средств терапии, диагностики и профилактики сибиреязвенной инфекции разрабатываются на основе гипериммунных сывороток крови. Известные в настоящее время коммерческие сыворотки крови получают путемгипериммунизации лошадей, длящейся в течение 2 мес. и представляющей длительный и дорогостоящий процесс. Данный факт свидетельствует о необходимости разработки более быстрых и дешевых способов получения гипериммунных противосибиреязвенных сывороток крови, что и явилось целью работы. В опыте использовали живую культуру вакцинного штамма 55-ВНИИВВиМ Bacillusanthracis, который применяется в России для создания живых лекарственных препаратов против сибирской язвы животных. В качестве модели для получения сывороток крови были выбраны кролики. В результате проведенной работы подобран способ гипериммунизации кроликов, включающий внутривенное введение антигена в нарастающем объеме по схеме: I инъекция – 0,5 см3 ; II инъекция – 1 см3 ; III инъекция – 2 см3в дозе 100 млн м. к./гол. в1 см3с интервалом между введениями 4 сут. Указанная схема дала возможность получить сыворотку крови с высоким титром антител, равным 14log2 . Для долгосрочного хранения полученной сыворотки отработан режим ее лиофилизации, позволивший достичь остаточной влажности готового препарата в 2%. При изучении длительности хранения лиофилизированной сыворотки было установлено, что исходная активность и физико-химические свойства препарата сохраняются в течение 30 мес. 

Anthrax is a highly dangerous disease of animals and humans caused by the spore-forming bacterium Bacillus anthracis. Currently, the disease is widespread in many countries of the world. Many regions of the Russian Federation are anthrax-endemic. A large number of anthrax treatment, diagnosis and prevention tools are developed using hyperimmune serum. Currently known commercial hyperimmune sera areproduced by 2-month long immunization of horses, which is a long and expensive process. This suggests the need to develop faster and cheaper ways to produce anti-anthrax hyperimmune sera; such possible ways became the objective of this study. A live culture of Bacillus anthracis 55-VNIIVViM vaccine strain, used to produce live vaccines against animal anthrax, was used in the experiments. Rabbits were used as animal models. Based on the findings the method of rabbit immunization was selected. The optimal method included intravenous injection of the antigen in increasing amounts according to the following scheme: injection I – 0.5 cm3 ; injection II – 1 cm3 ; injection III – 2 cm3 at a dose of 100 million mc/animal in 1 cm3 , with 4-day interval between injections. This scheme made it possible to produce the serum with a high antibody titer equal to 14 log2 . For long-term storage of the serum produced, the freeze-drying modes were optimized, giving 2% residual moisture content of the finished product. The analysis of the freeze-dried serum storage terms showed that the initial activity and physico-chemical properties of the product are maintained for 30 months. 

Bacillus anthracisгипериммунизациясывороткаантигенсибирская язваантителаBacillus anthracisimmunizationserumantigenanthraxantibodiesРабота выполнена за счет средств ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ» в рамках научно-исследовательской работы по теме «Разработка серологической тест-системы для исследования напряженности иммунитета у животных, вакцинированных против сибирской язвы в реакции непрямой гемагглютинацииReferencesSeid K., Shiferaw A. M., Yesuf N. N., Derso T., Sisay M. Livestock owners’ anthrax prevention practices and its associated factors in Sekota Zuria district, Northeast Ethiopia. BMC Vet. Res. 2020; 16 (1):39. DOI: 10.1186/s12917-020-2267-0.Seid K., Shiferaw A. M., Yesuf N. N., Derso T., Sisay M. Livestock owners’ anthrax prevention practices and its associated factors in Sekota Zuria district, Northeast Ethiopia. BMC Vet. Res. 2020; 16 (1):39. DOI: 10.1186/ s12917-020-2267-0.Иванова С. В., Родионов А. П., Мельникова Л. А. Мониторинг факторов потенциальной опасности возникновения вспышек сибирской язвы. Иппология и ветеринария. 2021; 1 (39): 93–100. EDN: RBOFZY.Ivanova S. V., Rodionov А. P., Melnikova L. А. Monitoring the potential hazards of anthrax outbreaks. Hippology and veterinary. 2021; 1 (39): 93–100. EDN: RBOFZY. (in Russ.)Cossaboom C. M., Khaiseb S., Haufiku B., Katjiuanjo P., Kannyinga A., Mbai K., et al. Anthrax epizootic in wildlife, Bwabwata National Park, Namibia, 2017. Emerg. Infect. Dis. 2019; 25 (5): 947–950. DOI: 10.3201/eid2505.180867.Cossaboom C. M., Khaiseb S., Haufiku B., Katjiuanjo P., Kannyinga A., Mbai K., et al. Anthrax epizootic in wildlife, Bwabwata National Park, Namibia, 2017. Emerg. Infect. Dis. 2019; 25 (5): 947–950. DOI: 10.3201/eid2505.180867.Muturi M., GachohiJ., Mwatondo A., Lekolool I., Gakuya F., Bett A., et al. Recurrent anthrax outbreaksin humans, livestock, and wildlife in the same locality, Kenya, 2014–2017. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2018; 99 (4): 833–839. DOI: 10.4269/ajtmh.18-0224.Muturi M., GachohiJ., Mwatondo A., Lekolool I., Gakuya F., Bett A., et al. Recurrent anthrax outbreaksin humans, livestock, and wildlife in the same locality, Kenya, 2014–2017. Am. J. Trop. Med. Hyg. 2018; 99 (4): 833–839. DOI: 10.4269/ajtmh.18-0224.Mwakapeje E. R., Høgset S., Fyumagwa R., Nonga H. E., Mdegela R. H., Skjerve E. Anthrax outbreaks in the humans – livestock and wildlife interface areas of Northern Tanzania: a retrospective record review 2006–2016. BMC Public Health. 2018; 18:106. DOI: 10.1186/s12889-017-5007-z.Mwakapeje E. R., Høgset S., Fyumagwa R., Nonga H. E., Mdegela R. H., Skjerve E. Anthrax outbreaks in the humans – livestock and wildlife interface areas of Northern Tanzania: a retrospective record review 2006–2016. BMC Public Health. 2018; 18:106. DOI: 10.1186/s12889-017-5007-z.Noordhuizen J., Surborg H., Smulders F. J. On the efficacy of current biosecurity measures at EU bordersto prevent the transfer of zoonotic and livestock diseases by travellers. Vet. Q. 2013; 33 (3): 161–171. DOI: 10.1080/01652176.2013.826883.Noordhuizen J., Surborg H., Smulders F. J. On the efficacy of current biosecurity measures at EU bordersto prevent the transfer of zoonotic and livestock diseases by travellers. Vet. Q. 2013; 33 (3): 161–171. DOI: 10.1080/ 01652176.2013.826883.WAHIS: World Animal Health Information System. Режим доступа: https://wahis.woah.org.WAHIS: World AnimalHealth Information System. Available at: https:// wahis.woah.org.Ivanova S. V., Melnikova L. A., Rodionov A. P., Makaev Kh. N., Safina G. M., Murtazina G. Kh., et al. Analysis of the epizootic situation and improvement ofthe scheme forthe specific prevention of anthrax. Int. J. Res. Pharm. Sci. 2020; 11 (1): 949–952. DOI: 10.26452/ijrps.v11i1.1919.Ivanova S. V., Melnikova L. A., Rodionov A. P., Makaev Kh. N., Safina G. M., Murtazina G. Kh., et al. Analysis of the epizootic situation and improvement ofthe scheme forthe specific prevention of anthrax. Int. J. Res. Pharm. Sci. 2020; 11 (1): 949–952. DOI: 10.26452/ijrps.v11i1.1919.Pisarenko S. V., Eremenko E. I., Ryazanova A. G., Kovalev D. A., Buravtseva N. P., Aksenova L. Yu., et al. Genotyping and phylogenetic location of one clinical isolate of Bacillus anthracisisolated from a human in Russia. BMC Microbiol. 2019; 19:165. DOI: 10.1186/s12866-019-1542-3.Pisarenko S. V., Eremenko E. I., Ryazanova A. G., Kovalev D. A., Buravtseva N. P., Aksenova L. Yu., et al. Genotyping and phylogenetic location of one clinical isolate of Bacillus anthracisisolated from a human in Russia. BMC Microbiol. 2019; 19:165. DOI: 10.1186/s12866-019-1542-3.Liskova E. A., Egorova I. Y., Selyaninov Y. O., Razheva I. V., Gladkova N. A., Toropova N. N., et al. Reindeer anthrax in the Russian Arctic, 2016: climatic determinants of the outbreak and vaccination effectiveness. Front. Vet. Sci. 2021; 8:668420. DOI: 10.3389/fvets.2021.668420.Liskova E. A., Egorova I. Y., Selyaninov Y. O., Razheva I. V., Gladkova N. A., Toropova N. N., et al. Reindeer anthrax in the Russian Arctic, 2016: climatic determinants of the outbreak and vaccination effectiveness. Front. Vet. Sci. 2021; 8:668420. DOI: 10.3389/fvets.2021.668420.Ezhova E., Orlov D., Suhonen E., Kaverin D., Mahura A., Gennadinik V., et al. Climatic factors influencing the anthrax outbreak of 2016 in Siberia, Russia. Ecohealth. 2021; 18 (2): 217–228. DOI: 10.1007/s10393-021-01549-5.Ezhova E., Orlov D., Suhonen E., Kaverin D., Mahura A., GennadinikV., et al. Climatic factorsinfluencing the anthrax outbreak of 2016 in Siberia, Russia. Ecohealth. 2021; 18 (2): 217–228. DOI: 10.1007/s10393-021-01549-5.Иванов А. В., Макаев Х. Н., Мельникова Л. А., Барбарова Л. А., Муртазина Г. Х., Иванова С. В., Хисамутдинов А. Г. Способ получения эритроцитарного сибиреязвенного антигена, способ получения контрольной положительной сыворотки для набора определения антител в сыворотке крови животных, вакцинированных против сибирской язвы, в реакции непрямой гемагглютинации и набор для определения антител. Патент № 2599035 Российская Федерация, МПК C12N 1/20 (2006.01), G01N 33/531 (2006.01). ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ». № 2015128403/15. Заявл. 13.07.2015. Опубл. 10.10.2016. Бюл. № 28.Ivanov A. V., Makaev Kh. N., Melnikova L. A., Barbarova L. A., Murtazina G. Kh., Ivanova S. V., Khisamutdinov A. G. Method of obtaining erythrocyte antigen of anthrax antigen, method of obtaining control positive serum for kit of detection of antibodies in the blood serum of animals vaccinated against anthrax, in the reaction of indirect hemagglutination and kit for detection of antibodies. Patent No. 2599035 Russian Federation, Int. Cl. C12N 1/20 (2006.01), G01N 33/531 (2006.01). FSBSI “FCTRBS-ARRVI”. Application: 2015128403/15. Date of filing: 13.07.2015. Date of publication: 10.10.2016. Bull. No. 28. (in Russ.)Романов Г. И., Маничев А. А., Саленко Л. С., Степанова В. В., Захаров Д. Г., Комелина Л. И. и др. Способ изготовления сыворотки против сибирской язвы. Патент № 1347224 Российская Федерация. МПК А 61 К39/40. Всесоюзный государственный научно-контрольный институт ветпрепаратов. № 4066843/13. Заявл. 08.05.1986. Опубл. 20.11.1995.Romanov G. I., Manichev A. A., Salenko L. S., Stepanova V. V., Zakharov D. G., Komelina L. I., et al. Method for producing serum against anthrax. Patent No. 1347224 Russian Federation, Int. Cl. 61 К39/40. Vsesojuznyj gosudarstvennyj nauchnokontrol’nyj institut vetpreparatov. Application: 4066843/13. Date of filing: 08.05.1986. Date of publication: 20.11.1995. (in Russ.)Баврина А. П. Современные правила применения параметрических и непараметрических критериев в статистическом анализе медико-биологических данных. Медицинский альманах. 2021; 1 (66): 64–73. EDN: IZXMBZ.Bavrina А. P. Modern rules for the use of parametric and nonparametric tools in the statistical analysis of biomedical data. Medical Almanac. 2021; 1 (66): 64–73. EDN: IZXMBZ. (in Russ.)Fissore D., McCoy T. Editorial: freeze-drying and process analytical technology for pharmaceuticals. Front. Chem. 2018; 6:622. DOI: 10.3389/fchem.2018.00622.Fissore D., McCoy T. Editorial: freeze-drying and process analytical technology for pharmaceuticals. Front. Chem. 2018; 6:622. DOI: 10.3389/fchem.2018.00622.Kelly C. D., O’Loughlin C., Gelder F. B., Peterson J. W., Sower L. E., Cirino N. M. Rapid generation of an anthrax immunotherapeutic from goats using a novel non-toxic muramyl dipeptide adjuvant. J. Immune Based Ther. Vaccines. 2007; 5:11. DOI: 10.1186/1476-8518-5-11.Kelly C. D., O’Loughlin C., Gelder F. B., Peterson J. W., Sower L. E., Cirino N. M. Rapid generation of an anthrax immunotherapeutic from goats using a novel non-toxic muramyl dipeptide adjuvant. J. Immune Based Ther. Vaccines. 2007; 5:11. DOI: 10.1186/1476-8518-5-11.Beedham R. J., Turnbull P. C., Williamson E. D. Passive transfer of protection against Bacillus anthracisinfection in a murine model. Vaccine. 2001; 19 (31): 4409–4416. DOI: 10.1016/s0264-410x(01)00197-9.Beedham R. J., Turnbull P. C., Williamson E. D. Passive transfer of protection against Bacillus anthracisinfection in a murine model. Vaccine. 2001; 19 (31): 4409–4416. DOI: 10.1016/s0264-410x(01)00197-9.Kobiler D., GozesY., Rosenberg H., Marcus D., Reuveny S., Altboum Z. Efficiency of protection of guinea pigs against infection with Bacillus anthracisspores by passive immunization. Infect. Immun. 2002; 70 (2): 544–560. DOI: 10.1128/IAI.70.2.544-550.2002.Kobiler D., GozesY., Rosenberg H., Marcus D., Reuveny S., Altboum Z. Efficiency of protection of guinea pigs against infection with Bacillus anthracisspores by passive immunization. Infect. Immun. 2002; 70 (2): 544–560. DOI: 10.1128/IAI.70.2.544-550.2002.Herrmann J. E., Wang S., Zhang C., Panchal R. G., Bavari S., Lyons C. R., et al. Passive immunotherapy of Bacillus anthracis pulmonary infection in mice with antisera produced by DNA immunization. Vaccine. 2006; 24 (31–32): 5872–5880. DOI: 10.1016/j.vaccine.2006.04.065.Herrmann J. E., Wang S., Zhang C., Panchal R. G., Bavari S., Lyons C. R., et al. Passive immunotherapy of Bacillus anthracis pulmonary infection in mice with antisera produced by DNA immunization. Vaccine. 2006; 24 (31–32): 5872–5880. DOI: 10.1016/j.vaccine.2006.04.065.Reuveny S., White M. D., Adar Y. Y., Kafri Y., Altboum Z., Gozes Y., et al. Search for correlates of protective immunity conferred by anthrax vaccine. Infect. Immun. 2001; 69 (5): 2888–2893. DOI: 10.1128/IAI.69.5.2888-2893.2001.Reuveny S., White M. D., Adar Y. Y., Kafri Y., Altboum Z., Gozes Y., et al. Search for correlates of protective immunity conferred by anthrax vaccine. Infect. Immun. 2001; 69 (5): 2888–2893. DOI: 10.1128/IAI.69.5.2888-2893.2001.Caldwell M., Hathcock T., Brock K. V. Passive protection against anthrax in mice with plasma derived from horses hyper-immunized against Bacillus anthracis Sterne strain. PeerJ. 2017; 5:e3907. DOI: 10.7717/ peerj.3907.Caldwell M., Hathcock T., Brock K. V. Passive protection against anthrax in mice with plasma derived from horses hyper-immunized against Bacillus anthracis Sterne strain. PeerJ. 2017; 5:e3907. DOI: 10.7717/peerj.3907.Plotkin S., Grabenstein J. D. Countering anthrax: vaccines and immunoglobulins. Clin. Infect. Dis. 2008; 46 (1): 129–136. DOI: 10.1086/523578.Plotkin S., Grabenstein J. D. Countering anthrax: vaccines and immunoglobulins. Clin. Infect. Dis. 2008; 46 (1): 129–136. DOI: 10.1086/523578.Kummerfeldt C. E. Raxibacumab: potential role in the treatment of inhalational anthrax. Infect. Drug. Resist. 2014; 7: 101–109. DOI: 10.2147/IDR.S47305.Kummerfeldt C. E. Raxibacumab: potential role in the treatment of inhalational anthrax. Infect. Drug. Resist. 2014; 7: 101–109. DOI: 10.2147/IDR.S47305.Chitlaru T., Altboum Z., Reuveny S., Shafferman A. Progress and novel strategies in vaccine development and treatment of anthrax. Immunol. Rev. 2011; 239 (1): 221–236. DOI: 10.1111/j.1600-065X.2010.00969.x.Chitlaru T., Altboum Z., Reuveny S., Shafferman A. Progress and novel strategies in vaccine development and treatment of anthrax. Immunol. Rev. 2011; 239 (1): 221–236. DOI: 10.1111/j.1600-065X.2010.00969.x.Schneemann A., Manchester M. Anti-toxin antibodiesin prophylaxis and treatment of inhalation anthrax. Future Microbiol. 2009; 4 (1): 35–43. DOI: 10.2217/17460913.4.1.35.Schneemann A., Manchester M. Anti-toxin antibodiesin prophylaxis and treatment of inhalation anthrax. Future Microbiol. 2009; 4 (1): 35–43. DOI: 10.2217/17460913.4.1.35.Huang E., Pillai S. K., Bower W. A., Hendricks K. A., Guarnizo J. T., Hoyle J. D., et al. Antitoxin treatment of inhalation anthrax: a systematic review. Health Secur. 2015; 13 (6): 365–377. DOI: 10.1089/hs.2015.0032.Huang E., Pillai S. K., Bower W. A., Hendricks K. A., Guarnizo J. T., Hoyle J. D., et al. Antitoxin treatment of inhalation anthrax: a systematic review. Health Secur. 2015; 13 (6): 365–377. DOI: 10.1089/hs.2015.0032.Firstova V. V., Shakhova A. S., Riabko A. K., Silkina M. V., Zeninskaya N. A., Romanenko Y. O., et al. Characterization of the adaptive immune response of donors receiving live anthrax vaccine. PLoS One. 2021; 16 (12):e0260202. DOI: 10.1371/journal.pone.0260202.Firstova V. V., Shakhova A. S., Riabko A. K., Silkina M. V., Zeninskaya N. A., Romanenko Y. O., et al. Characterization of the adaptive immune response of donors receiving live anthrax vaccine. PLoS One. 2021; 16 (12):e0260202. DOI: 10.1371/journal.pone.0260202.Brogna R., Oldenhof H., Sieme H., Figueiredo C., Kerrinnes T., WolkersW. F. Increasing storage stability of freeze-dried plasma using trehalose. PLoS One. 2020; 15 (6):e0234502. DOI: 10.1371/journal.pone.0234502.Brogna R., Oldenhof H., Sieme H., Figueiredo C., Kerrinnes T., WolkersW. F. Increasing storage stability of freeze-dried plasma using trehalose. PLoS One. 2020; 15 (6):e0234502. DOI: 10.1371/journal.pone.0234502.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.