Causée par une infection à coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère, la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) présente un large éventail de présentations et de résultats cliniques – d’asymptomatique à grave ou même mortel. À ce jour, le virus s’est propagé dans plus de 192 pays, avec plus de 106 millions de cas confirmés et plus de 2,3 millions de décès.
Le virus est reconnu comme formant un clade sœur du prototype de coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère humain et de la chauve-souris (SRAS-CoV). Les coronavirus sont une famille de virus à ARN à brin positif enveloppés infectant les vertébrés. Les virus humains hautement pathogènes, le SRAS-CoV, apparu en 2003, et le MERS-CoV (Middle East Respiratory Syndrome), apparu en 2012, appartiennent à la même famille.
Les études détaillées des infections virales antérieures ont contribué au rythme sans précédent du développement de vaccins contre le SRAS-CoV-2. Plus de 240 vaccins candidats sont actuellement en développement clinique et préclinique, comme le rapporte l’Organisation mondiale de la santé (OMS).
La protéine de pointe transmembranaire (S) décore la surface du virus et permet son entrée dans la cellule hôte via la liaison au récepteur et la fusion membranaire. En raison de son rôle central, il est devenu la principale cible antigénique des vaccins contre les coronavirus. Pendant l’infection, la protéine S se clive dans le fragment de liaison au récepteur S1 et les sous-unités du fragment de fusion S2; l’ectodomaine de la protéine est impliqué dans la conformation de perfusion.
Maintenant, une équipe de chercheurs en Chine a développé trois vaccins à nanoparticules SARS-CoV-2, contenant respectivement un trimère de domaine de liaison au récepteur (RBD), un trimère S1 et un trimère d’ectodomaine (ECD). Pour ce faire, ils ont utilisé la technologie d’auto-assemblage des nanoparticules de ferritine.
Construction et expression de vaccins à nanoparticules. (A) Schéma des composants du vaccin qui étaient RBD-Fe, S1-Fe et ECD-Fe. Fe: ferritine, RBD: domaine de liaison au récepteur, ECD: ectodomaine. (B) Schéma de la nanoparticule des trois vaccins. Le logiciel PyMOL a été utilisé pour la visualisation14. (C) Analyse Western Blot des produits préparés dans le ver à soie en utilisant un anticorps anti-RBD. (D) ELISA des protéines S pour évaluer les niveaux d’expression. ECD-Fe avec 287 ug / ml d’hémolymphe larvaire, S1-Fe avec 468 ug / ml d’hémolymphe larvaire, RBD-Fe avec 187 ug / ml d’hémolymphe larvaire. L’image (E) TEM et la reconstruction bidimensionnelle (2D) ont confirmé l’assemblage réussi de chaque nanoparticule, IEM a confirmé la protéine S à la surface de la nanoparticule.
Sommaire
L’étude
Dans une étude précédente publiée dans La nature, une équipe de chercheurs américains a construit un vaccin à nanoparticules synthétiques auto-assemblant avec un trimère d’hémagglutinine de la grippe, qui améliore la puissance et l’étendue de l’immunité au virus de la grippe avec un dosage plus faible.
De même, l’équipe actuelle – de l’Académie chinoise des sciences agricoles de Pékin et du Centre provincial de contrôle et de prévention des maladies du Zhejiang, Chine – a utilisé le système d’expression du baculovirus BmNPV, reBmBac, pour produire le vaccin aux nanoparticules.
Ils démontrent que ces vaccins à nanoparticules, préparés dans le ver à soie, induisent une immunité protectrice chez la souris.
L’équipe a également démontré que ces modèles peuvent être administrés par voie sous-cutanée (c’est-à-dire par injection) ainsi que par voie orale.
Préparation de vaccins à nanoparticules auto-assemblables
Il est bien connu que les vaccins à base de nanoparticules à base de ferritine induisent une efficacité élevée avec une protection à large spectre et persistante. Les chercheurs ont utilisé le Bombyx mori système d’expression de baculovirus (reBmBac) (cellules de vers à soie infectées par baculovirus) pour préparer les vaccins à nanoparticules avec des niveaux d’expression élevés dans le ver à soie. Le système d’expression de baculovirus convient à l’expression de protéines dérivées d’eucaryotes.
Comme le montre l’étude, les séquences RBD, S1 et ECD de la protéine S ont été exprimées par fusion avec Helicobacter pylori ferritine à N-terminal, respectivement. Les sous-unités de fusion produites dans les vers à soie auto-assemblées en nanoparticules 24-mer avec les trimères S affichés sur la surface des nanoparticules.
Dans la stratégie de développement du vaccin à base de nanoparticules à base de ferritine, les sous-unités Spike sont réparties uniformément sur la surface des nanoparticules sous forme de structure trimère de type natif. »
La nanoparticule de ferritine présente une stabilité thermique et chimique remarquable. La méthode utilisée dans cette étude est une approche simplifiée pour la préparation de nanoparticules de vaccin.
La réponse immunitaire provoquée
Les chercheurs ont évalué l’immunogénicité de ces trois nanoparticules – ECD-Nano, S1-Nano et RBD-Nano – chez des souris BALB / c, 14 jours après l’administration de l’amorce et du rappel. Ils ont observé que la réponse immunitaire provoquée était robuste contre les antigènes correspondants.
Notamment, les titres d’anticorps dans les groupes administrés par voie orale étaient légèrement inférieurs à ceux des groupes administrés par voie sous-cutanée. Les chercheurs ont également établi la tolérance et la sécurité de la voie orale de ce vaccin à nanoparticules.
Les chercheurs ont testé les réponses d’anticorps efficaces suscitées chez la souris contre le vaccin à nanoparticules. À l’aide d’une analyse confocale, ils ont évalué si les sérums contiennent des anticorps neutralisants efficaces contre l’infection par le SRAS-CoV-2. Ils ont établi que les anticorps contenus dans les antisérums de souris immunisées avec différents nano-vaccins pouvaient inhiber de manière significative la liaison de la RBD à l’enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (hACE2).
Conclusion
Dans cette étude, les chercheurs ont montré que les anticorps collectés chez des souris ECD-Nano pouvaient inhiber une infection authentique par le SRAS-CoV-2 dans les cellules. Le vaccin ECD-Nano dans cette étude contient plus d’épitopes antigéniques que ceux de RBD-Nano et S1-Nano, et peut donc être un candidat approprié pour la stratégie de développement de vaccin.
Probablement en raison de la nature des nanoparticules d’auto-assemblage de ferritine, il existe une amélioration de la compatibilité de la sous-unité S avec la stratégie de capture et de présentation de l’antigène du système immunitaire de l’hôte.
Les chercheurs suggèrent que ce modèle pourrait faire partie d’un «programme efficace d’immunisation à grande échelle des animaux de compagnie et des animaux d’élevage, en particulier les animaux errants ou les animaux sauvages, pour éliminer et couper la source intermédiaire d’infection et éviter la mutation causée par le long- terme de transmission du virus chez les animaux. »
Cette étude montre une production simple d’un vaccin à nanoparticules SARS-CoV-2 stable, efficace et sûr avec une évolutivité accrue et démontre son efficacité remarquable. Sans la nécessité de stockages à basse température, d’installations de production à coût élevé, la conception et l’étude de ce vaccin pour contrôler la pandémie de COVID-19 sont très importantes.
*Avis important
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Référence du journal:
- Xingjian Liu, Haozhi Song, Jianmin Jiang, Xintao Gao, Yongzhu Yi, Yuting Shang, Jialei Li, Dan Li, Zhen Zeng, Yinu Li, Zhifang Zhang (2021) Les vaccins à nanoparticules SARS-CoV-2 à auto-assemblage ciblant la protéine S induisent immunité protectrice chez la souris. bioRxiv 2021.02.05.428685; doi: https://doi.org/10.1101/2021.02.05.428685, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.02.05.428685v1