Des chercheurs de GlaxoSmithKline (GSK) en Italie et en Belgique affirment que la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) transforme le monde de la vaccinologie en accélérant le développement de vaccins et la disponibilité de technologies puissantes.
L’équipe affirme que la pandémie a accéléré le développement de technologies telles que les vaccins à ARN synthétique et les vecteurs viraux d’au moins une décennie.
Rino Rappuoli et ses collègues espèrent que ces développements accélérés, ainsi que les progrès dans le domaine de l’immunothérapie, pourraient aider à relever certains des défis qui se profilent dans le monde post-COVID, tels que les nouveaux pathogènes émergents, la résistance aux antimicrobiens, les infections chroniques et le cancer. .
«Par exemple, les vaccins à ARN et les vecteurs viraux peuvent être conçus pour coder non seulement des antigènes mais aussi des molécules capables de réactiver le système immunitaire dormant», écrivent-ils.
Les avancées technologiques qui ont fusionné pour développer un vaccin COVID-19
COVID-19 dresse une image sombre d’un monde sans vaccins
La pandémie COVID-19 a brossé un tableau inquiétant de ce à quoi l’avenir pourrait ressembler en l’absence de vaccination.
«Heureusement, les nouvelles technologies, le rythme de compréhension des agents pathogènes nouveaux et existants et la connaissance accrue du système immunitaire nous permettent aujourd’hui de développer des vaccins à une vitesse sans précédent», ont déclaré Rappuoli et son équipe.
Dans un article en perspective publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences, les chercheurs discutent des progrès réalisés dans le développement de vaccins génomiques et de certains des défis à venir où ces vaccins pourraient jouer un rôle de plus en plus important.
Vaccins COVID-19 en développement et calendrier des essais cliniques chez l’homme
Les progrès avec les vaccins génomiques ont commencé en 2013
Les premiers progrès ont été réalisés avec les vaccins synthétiques basés sur le génome en 2013, lorsque les chercheurs ont produit un vaccin à ARN contre un virus de la grippe H7N9 émergent et potentiellement pandémique.
Pour la première fois, un vaccin viral entièrement synthétique a été produit in vitro sans culture du virus. Au lieu de cela, la séquence du génome disponible dans les bases de données publiques disponibles sur Internet a été utilisée.
Ces soi-disant «vaccins basés sur Internet», qui sont développés à l’aide d’informations génomiques partagées, évitent le besoin de transporter, d’accéder et de faire croître le virus natif.
«Heureusement, le virus de la grippe H7N9 ne s’est pas transmis efficacement entre les humains et, bien qu’il ait causé quelques centaines de cas au cours des prochaines années, il n’a pas provoqué de pandémie, limitant l’utilisation de ces vaccins uniquement aux essais cliniques», écrit Rappuoli et collègues.
Des vaccins ont été développés pour lutter contre les infections naïves, précédemment exposées et chroniques. Les vaccins verts (A) sont disponibles ou réalisables avec les technologies existantes. Vaccins audacieux et disponibles. Le jaune (B) et l’orange (C) sont des vaccins réalisables avec des défis croissants pour les technologies d’aujourd’hui. Les rouges (D) sont des cibles pour lesquelles nous ne disposons pas encore des connaissances scientifiques et des technologies. HAV, virus de l’hépatite A; VHB, virus de l’hépatite B; HPV, virus du papillome humain; TB, tuberculose; RSV, virus respiratoire syncytial; AMR, résistance aux antimicrobiens; E. coli, Escherichia coli; Staph, Staphylococcus aureus; C. difficile, Clostridium difficile; GBS, streptocoque du groupe B; HSV1, virus herpès simplex 1; HSV2, virus herpès simplex 2; HHV, 6-7 virus de l’herpès humain 6 et 7; CMV, cytomégalovirus; EBV, virus d’Epstein-Barr; VIH, virus de l’immunodéficience humaine; VHC, virus de l’hépatite C.
Les laboratoires du monde entier avaient la capacité de fabriquer des vaccins génomiques avant le COVID-19
Au moment où la séquence génomique du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) – l’agent responsable du COVID-19 – a été rendue publique sur Internet en janvier 2020, la plupart des laboratoires du monde étaient déjà en mesure de fabriquer des vaccins à partir de gènes synthétiques.
Plusieurs approches sont utilisées pour fabriquer des vaccins COVID-19, mais ici, les chercheurs se concentrent sur trois principaux types de vaccins basés sur Internet qui subissent une accélération de développement massive: les vaccins à ARN synthétique, les vecteurs viraux et les vaccins à base de protéines avec adjuvant.
Les vaccins à ARN synthétique sont les plus rapides des trois à se développer. Un gène entièrement synthétique, qui est cloné dans un vecteur plasmidique, sert de matrice pour la synthèse in vitro du vaccin à ARN.
Pour les vecteurs viraux, un gène synthétique codant pour la protéine de pointe virale que SARS-CoV-2 utilise pour infecter les cellules est inséré dans un virus qui a été conçu pour ne pas se répliquer chez l’homme. Après avoir été cultivé en culture, le virus est délivré dans le corps par vaccination, délivrant le gène synthétique aux cellules.
Dans le cas des vaccins à base de protéines, un gène synthétique codant pour la protéine de pointe ou son domaine de liaison au récepteur est utilisé pour concevoir des cellules de mammifères, virales ou végétales qui produisent la protéine. Cette protéine recombinante est ensuite purifiée et mélangée avec des adjuvants pour créer un vaccin.
Défis rencontrés dans le monde post-COVID
Les chercheurs affirment que le développement accéléré de ces ARN et vecteurs viraux signifie que ces plates-formes sont désormais disponibles non seulement pour les infections émergentes, mais également pour d’autres menaces de santé publique imminentes auxquelles le monde post-COVID devra faire face.
Par exemple, les bactéries résistantes aux antibiotiques représentent une menace importante pour la santé publique, les personnes étant potentiellement vulnérables à une infection récurrente par des agents pathogènes tels que Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Clostridium difficile, Klebsiella pneumoniae, et Pseudomonas aeruginosa.
Cette résistance aux antimicrobiens (RAM) est en fait une pandémie à évolution lente qui devrait avoir des effets dévastateurs sur la santé publique et l’économie dans le monde au cours des deux prochaines décennies, selon Rappuoli et son équipe.
Cependant, les vaccins pourraient aider à lutter contre la résistance aux antimicrobiens, ajoutent-ils: «Nous disposons de suffisamment de technologies et de connaissances empiriques pour développer de nouveaux vaccins contre la résistance aux antimicrobiens.»
Infection chronique et cancer
Dans certains cas, le système immunitaire est complètement vaincu par des agents pathogènes tels que le VIH ou des conditions telles que le cancer et le corps est sujet à une infection chronique. Le système immunitaire est incapable de contrôler le pathogène ou les cellules cancéreuses, qui sont alors libres de se répliquer indéfiniment.
«Jusqu’à présent, nous n’avons pas été en mesure de faire des vaccins efficaces contre ces maladies, et nous n’avons pas les connaissances scientifiques pour les fabriquer», affirment les chercheurs.
Cependant, la recherche en immunothérapie a montré que dans le cas du cancer, le système immunitaire vaincu est caractérisé par des lymphocytes T régulateurs dormants qui peuvent être activés à l’aide de certains anticorps.
« Le succès de l’immunothérapie dans le domaine du cancer et la compréhension accrue des caractéristiques mécanistes du système immunitaire vaincu suggèrent que, dans un proche avenir, la vaccination pourrait également être en mesure de vaincre le cancer et les maladies chroniques », écrit Rappuoli et ses collègues.
«Il est possible que l’évolution des nouvelles technologies accélérées pour COVID-19 (vaccins à ARN, vecteurs viraux et vaccins à base de protéines avec des adjuvants puissants) combinée à l’apprentissage provenant de l’immunothérapie soit la réponse à certains des nouveaux défis de la société moderne comme les infections émergentes, la résistance aux antimicrobiens, les infections chroniques et le cancer », conclut l’équipe.
