La maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), la pandémie causée par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), a infecté des millions de personnes dans le monde. La mortalité élevée du COVID-19 justifiait une mesure préventive immédiate. Parmi toutes les technologies vaccinales disponibles, les vaccins à ARNm ont d’abord été approuvés par la Food and Drug Administration des États-Unis (US FDA).
Bien que ces vaccins aient montré des résultats prometteurs, ils ont négligé deux propriétés importantes du virus ; à savoir, le virus pénètre dans l’hôte par voie respiratoire, et les vaccins ont été administrés par voie intramusculaire (IM), et les vaccins n’ont pas amplifié les transgènes d’antigène, la production d’antigène et les réponses immunitaires contre le virus ; c’est-à-dire que les vaccins étaient à réplication défectueuse (RD).
Une nouvelle étude
Une invention récente publiée dans Avancées scientifiques ont rapporté un adénovirus unicellulaire (SC-Ad) qui réplique les gènes de l’antigène sensiblement sans produire de descendance infectieuse. L’expérience a été menée sur des rongeurs où SC-Ad et RD-Ad exprimant la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 de type sauvage d’origine ont été générés et testés. L’étude a en outre comparé les voies d’immunisation systémique – intramusculaire (IM) et muqueuse – intranasale (IN) pour leur utilité et leur efficacité dans la protection contre le SRAS-CoV-2.
Résultats
L’ADN complémentaire (ADNc) codant pour la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 de type sauvage d’origine a été inséré dans l’adénovirus SC-Ad et RD-Ad de type 6 (AD 6). Après insertion de l’ADNc dans la cassette d’expression du cytomégalovirus (CMV), les vecteurs Ad6 humains SC-Ad6-spike et RD-Ad6-spike ont été générés. Des cellules pulmonaires humaines A549 ont été infectées à diverses multiplicités d’infection (MOI) et l’expression de la protéine de pointe a été testée.
Il a été découvert que dans les cellules humaines, il y a une réplication de 100 000 fois du génome humain de l’Ad6. Il existe une similitude entre la réplication de l’ADN de SC-Ad et RC-Ad. De plus, il a été observé que contrairement aux souris, les hamsters syriens permettaient l’infection AD6, bien que la réplication soit inférieure à celle des cellules humaines d’un facteur d’au moins dix.
Ensuite, les hamsters syriens ont été immunisés soit par des vecteurs témoins négatifs SC-Ad et RD-Ad exprimant la protéine fluorescente verte (GFP)- Luciférase (GL) soit par SC-Ad spike et RD-Ad- Spike, passant par Routes IM et IN. Le résultat de cette immunisation unique a révélé que le RD-Ad-Spike, le RD-Ad-GL et le SC-Ad-GL ont généré des niveaux d’anticorps de pointe significativement inférieurs à ceux du SC-Ad-Spike.
À la semaine six, la production d’anticorps a culminé pour le vecteur SC-Ad-Spike et RD-Ad passant par la voie IN, alors qu’à la semaine 14, le SC-Ad-Spike administré en IM, a atteint un plateau qui a persisté jusqu’à la fin.
Au cours des 39 semaines suivant une seule immunisation, des niveaux plus élevés d’immunoglobuline G (IgG) ont été générés par le SC-Ad-Spike par rapport au RD-Ad-Spike. De plus, à six et 14 semaines après la vaccination unique passant par Dans la voie IN, des IgG significativement plus élevées ont été générées par le SC-Ad-Spike par rapport au RD-Ad-Spike, qui était absent deux et 39 semaines après l’immunisation.
Un dosage des sérums de la sixième semaine a été effectué pour neutraliser les anticorps qui ont révélé une inhibition significative par le SC-Ad-spike, à la fois passant par Voies IM et IN, après immunisation unique. Cependant, aucun domaine significatif de liaison au récepteur de pointe (RBD) n’a été observé chez les hamsters vaccinés avec RD-Ad.
Le SRAS-CoV-2 présentait de nombreuses mutations qui ont conduit à l’émergence de différentes variantes. Pour tester toute réactivité croisée générée par le Sc-Ad-Spike, les sérums des hamsters immunisés SC-Ad-Spike et SC-Ad-GL à partir de la quatorzième semaine ont été testés contre un sous-ensemble de mutations.
Les résultats ont montré que la liaison des anticorps était notable dans les variantes S1 et RBD. Cela est resté vrai à une dilution de 1:20000, à l’exception du triple mutant – K417N, N501Y, E484K RBD. Les sérums se lient de manière significative à la protéine de la sous-unité S1 dans K417N, N501Y, E484K malgré la perte de l’anticorps se liant au petit RBD. Ainsi, le SC-Ad-Spike (du SARS-CoV-2 de type sauvage) a généré une réactivité croisée ; cependant, il était inférieur avec des mutations plus complexes.
Dix mois après l’immunisation IM des hamsters mâles, aucun des sérums du RD-Ad-Spike, du RD-Ad-GL ou du SC-Ad-GL n’avait de titres d’anticorps neutralisants détectables. Tous étaient inférieurs à 20 – la limite inférieure de quantification (LLOQ), à l’exception de quatre animaux avec SC-Ad-Spike qui étaient immunisés IN et un avec RD-Ad-spike. Les titres de neutralisation étaient supérieurs à vingt pour tous les animaux qui ont été immunisés IM avec SC-Ad-Spike. Les niveaux ont été remarqués plus de dix mois après la vaccination.
Après immunisation IN, les animaux ont été suivis pendant sept jours. Les résultats ont montré que les témoins vaccinés avec RD-Ad-GL perdaient jusqu’à 15 % de poids corporel au sixième jour, tandis que les animaux immunisés avec RD-Ad-spike perdaient moins de poids. Une différence significative a été trouvée entre le groupe RD-Ad-Spike et le groupe SC-Ad-Spike immunisé par voie IM aux jours cinq et six ; ce dernier avait une perte de poids relativement moindre. De même, les animaux immunisés avec RD-Ad-Spike IN ont subi une perte de poids significativement plus importante que les hamsters immunisés avec SC-Ad-Spike au sixième jour.
Au septième jour, les groupes vaccinés présentaient une charge virale significativement plus faible dans les poumons par rapport aux témoins. La charge virale a été supprimée de dix à mille fois avec les vaccins RD-Ad, bien qu’avec une forte variation. Les charges virales ont été réduites en dessous de 30 000 équivalents génomiques (Geq)/g chez les animaux immunisés avec SC-Ad-Spike, ce qui était inférieur à celui des animaux vaccinés avec RD-Ad-Spike ou des témoins. Alors que les charges virales pulmonaires étaient presque les mêmes dans les groupes SC-Ad-spike IN et IM.
Sept jours après la vaccination, le tissu pulmonaire a révélé une infiltration et des dommages immunitaires importants chez les témoins. Les animaux RD-Ad-Spike ont subi des dommages similaires, mais à un degré moindre. Pendant ce temps, les animaux immunisés avec SC-Ad-Spike ont révélé moins de dommages aux poumons. Notamment, les tailles des alvéoles chez les animaux IM et IN, SC-Ad-Spike étaient relativement similaires.
Les vaccins SC-Ad-Spike et RD-Ad-Spike ont réduit les charges virales dans les échantillons nasaux d’animaux lorsqu’ils ont été testés dix mois après la vaccination. La réduction des charges virales nasales était favorable mais ne conférait pas d’immunité stérilisante. Il y avait une différence significative entre les charges virales des poumons et de la muqueuse nasale entre les groupes SC-Ad et RD-Ad.
Comme SC-Ads avait une meilleure protection virale à long terme, il a en outre été imploré pour des effets après la vaccination pour différentes voies d’administration. Une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) a été utilisée pour immuniser cinq hamsters mâles passant par Voie IN ou IM, qui ont ensuite été contestés après six semaines.
Il a été constaté que SC-Ad-Spike protégeait les animaux contre la perte de poids ; une légère perte de poids a été enregistrée le deuxième jour chez les animaux immunisés avec SC-Ad, qui a rebondi plus tard. Alors que chez les animaux témoins PBS, une perte de poids a été constatée sur sept jours. Du troisième au sixième jour, le groupe IN SC-Ad-Spike avait des poids corporels plus élevés que le groupe PBS. Du quatrième au sixième jour, le vaccin IM SC-Ad-Spike a protégé le poids corporel plus efficacement que le PBS. Il a en outre été noté que du quatrième au sixième jour, les hamsters immunisés par la voie IM avaient des poids corporels significativement inférieurs.
Chez les animaux vaccinés avec SC-Ad, les titres viraux étaient nettement réduits ; un hamster n’avait aucun virus détectable. Sept jours après la provocation, des dommages importants ont été révélés chez les hamsters témoins PBS. Les différentes voies d’administration n’ont pas provoqué d’altérations des espaces alvéolaires et de la structure pulmonaire – chez les animaux immunisés avec SC-Ad.
Les résultats montrent que SC-Ad a suscité une réponse immunitaire plus forte et une protection contre le virus par rapport aux vecteurs RD-Ad. Cependant, l’effet de la voie d’administration du vaccin reste incertain. Par conséquent, cela a été exploré plus avant.
Les souris ont été immunisées par IM ou IN SC-AD-Spike ou IN PBS, SC-Ad exprimant la protéine Zika E. L’immunisation avec SC-Ad-Spike a conduit à des réponses immunitaires systémiques robustes. Après cela, les c suivant différentes voies d’administration ont été évalués. Pour cela, des lavages bronchoalvéolaires (LBA) ont été prélevés huit semaines après la vaccination.
Des anticorps neutralisants RBD et des anticorps IgG significatifs ont été trouvés. Cependant, l’anticorps IgA dans les BAL n’a été observé qu’avec la vaccination IN. Alors que la voie de vaccination IM n’a généré aucun anticorps.
Les échantillons de BAL ont été examinés pour les lymphocytes T ; les réponses spécifiques aux pointes ont été testées. Il a été constaté qu’après l’immunisation IM, aucune augmentation significative des lymphocytes T CD8 et CD4 n’était présente. En revanche, l’interféron CD8+ (IFN)-γ+, l’IFN-γ+ CD4+ et les lymphocytes T CD4+ IL-4+ ont augmenté de façon marquée chez les animaux immunisés IN SC-Ad.
L’augmentation des cellules CD8 et CD4 était la plus élevée chez les animaux immunisés par SC-Ad-Spike par voie intranasale, qui étaient également élevées dans le groupe témoin recevant le vaccin SC-Ad-Zika E (IN). Cela suggère que le vaccin SC-Ad joue un rôle important dans l’obtention de réponses au niveau des sites muqueux – lorsqu’il est administré passant par la voie muqueuse. Par conséquent, l’administration du vaccin COVID-19 par la voie IN génère une plus grande immunité cellulaire et humorale par rapport à la voie de vaccination IM.
De plus, les résultats suggèrent que la réplication des vaccins SC-Ad contre le SRAS-CoV-2 est plus puissante que les vaccins RD-Ad correspondants.
