Avec l’émergence de nouvelles variantes plus infectieuses du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’induction de l’immunité de la population par la vaccination de masse semble être le seul moyen définitif de revenir à un mode de vie « normal » . Alors que certains vaccins contre le SRAS-CoV-2 sont déjà distribués à des millions de personnes sous autorisation d’utilisation d’urgence, les problèmes de stabilité et de coût nécessitent le développement d’autres.
Un nouveau bioRxiv* preprint décrit la production d’un nouveau système d’administration de vaccin à ARN qui promet une plus grande facilité de stockage et de distribution. Cela pourrait aider à augmenter les taux de vaccination dans les régions sans infrastructure adéquate pour le stockage à basse température.
Sommaire
Défis associés aux vaccins à ARN
Les vaccins à ARN présentent de nombreux avantages, notamment la capacité de les fabriquer rapidement contre une cible donnée, ainsi que dans des processus indépendants de la séquence. Ceux-ci contribuent à leurs protocoles de développement relativement peu coûteux et plus courts, ce qui peut être crucial dans un contexte de pandémie. En fait, les vaccins Pfizer et Moderna sont des vaccins à ARNm sûrs et hautement efficaces ciblant le SRAS-CoV-2.
Les deux doivent être conservés à des températures extrêmement froides (-70 ° C et -20 ° C pour les vaccins Pfizer / BioNtech et Moderna, respectivement). Ce sont des défis pour l’expédition et la distribution de masse, mais sont nécessaires pour de nombreuses raisons, y compris la présence de ribonucléases dans plusieurs types de cellules, qui peuvent décomposer l’ARN du vaccin, malgré sa modification pour une plus grande robustesse.
Deuxièmement, l’ARNm est volumineux, hydrophile et chargé négativement, ce qui rend difficile sa pénétration à travers la membrane d’une cellule. Cela rend obligatoire la livraison d’ARN à travers des nanoparticules lipidiques (LNP) qui forment des complexes ARN / LNP de moins de 100 nm de diamètre. Ceux-ci protègent non seulement l’ARN mais lui permettent d’entrer dans la cellule par endocytose.
Cependant, la congélation suivie de la décongélation peut affecter la stabilité à la fois de l’ARN et des LNP. Des systèmes alternatifs à base de lipides ont donc été recherchés. Dans ce contexte, la présente étude et ses conclusions sont extrêmement intéressantes.
La nouvelle plateforme offre la thermostabilité
Les chercheurs ont développé un support lipidique nanostructuré thermostable (NLC) qui peut être lyophilisé pour un stockage plus facile, tout en étant capable de délivrer des vaccins à ARN par injection intramusculaire. Sous forme liquide, le NLC est stable au réfrigérateur pendant au moins un an. Une fois lyophilisés, les complexes NLC / ARN restent efficaces pendant huit mois ou plus à température ambiante et 21 mois ou plus sous réfrigération.
Le système de délivrance NLC comprend un noyau d’huile, composé à la fois de graisses solides et liquides, autour duquel des molécules de tensioactif sont disposées avec un lipide chargé positivement. L’ARN forme un complexe électrostatique avec l’extérieur du NLC.
La formulation de support lipidique nanostructuré (NLC) seule est stable à 4 ° C, ce qui permet le stockage. (A) Schéma de l’ARN se liant électrostatiquement à l’extérieur du NLC. (B) Taille des particules de NLC seul après stockage aux températures indiquées. (C) Concentration des composants NLC après stockage à long terme à 4 ° C. (D) Taille des particules du vaccin après complexation de 5 NLC stockés à 4 ° C avec SEAP saRNA. (E) Protection de SEAP saRNA contre la provocation RNase par NLC stocké à 4 ° C pendant la durée indiquée.
Préparation à une future pandémie
Ce système reste stable par rapport à la taille des particules et à la concentration de chaque composant, à 4 ° C, tout en conservant l’ARN intact. La fabrication des NLC est simple, en utilisant la technologie d’émulsion huile-dans-eau qui est déjà utilisée pour la préparation de vaccins.
Tous les lipides et détergents utilisés dans cette formulation de NLC sont couramment utilisés dans les médicaments approuvés par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis, ou ont été utilisés dans de nombreux essais cliniques. Ces complexes ont également été utilisés chez des primates non humains sans signes d’antigénicité ou de toxicité.
Le NLC pourrait donc être fabriqué et stocké en réserve pour de futures pandémies, prêt à former des complexes avec la construction d’ARN pour tout pathogène donné.
Démonstration de stabilité
Auparavant, les chercheurs avaient développé un vaccin NLC / ARN auto-amplifiant (saRNA) contre le virus Zika avec une efficacité neutralisante et protectrice élevée. Il est maintenant démontré que cela se prête à la lyophilisation en ajoutant 10% de saccharose en tant que stabilisant, en maintenant le système intact pendant la congélation, le séchage et la reconstitution.
Dans l’une ou l’autre forme, le vaccin reste stable pendant deux semaines ou plus sous réfrigération, tout en conservant son efficacité thérapeutique à des niveaux inchangés.
La flexibilité de la plate-forme est montrée en utilisant l’ARN codant pour l’ovalbumine commerciale pour former des complexes avec le NLC. Ce complexe est resté stable contre les enzymes RNase. Lorsque le lyoprotecteur de sucrose était utilisé à une concentration de 20%, les particules n’augmentaient que légèrement en taille après reconstitution des complexes lyophilisés.
Stabilité de l’expression de l’antigène rapporteur
Les chercheurs ont également démontré la thermostabilité du système NLC-ARN avec un rapporteur d’expression d’antigène ARN auto-amplifiant, basé sur la phosphatase alcaline sécrétée (SEAP-saRNA). L’ARN auto-amplificateur injecté peut ainsi être facilement identifié dans le sérum de souris.
Lorsque les complexes SEAP NLC / saRNA lyophilisés ont été comparés à des complexes congelés (-80 ° C et -20C °), et avec des complexes NLC-ARN liquides à 4 ° C et 25 ° C, ils se sont avérés avoir une stabilité élevée, même s’ils sont conservés. à 4 ° C, 25 ° C et 40 ° C. Les chercheurs ont observé des variations de taille de plus de 15% dans les particules stockées à -20 ° C, mais sans impact sur l’expression de la protéine par le complexe NLC / saRNA après injection.
Les raisons de la stabilité
Les chercheurs attribuent la haute thermostabilité à la stabilité physique du NLC et à la protection qu’il confère contre l’activité RNase sur l’ARN en raison des forces électrostatiques entre le squelette ARN négatif et le lipide cationique du noyau NLC.
Deuxièmement, la capacité de subir une lyophilisation est un facteur clé. L’utilisation de saccharose et de lyoprotecteurs similaires remplace l’eau dans les liaisons hydrogène par les propres composants du système, ou fournit une matrice de sucre rigide protectrice, limitant l’activité enzymatique. La lyophilisation est difficile avec les LNP, car la lyophilisation perturbe nécessairement leur structure bicouche noyau-lipide aqueuse.
Quelles sont les implications?
Nous démontrons qu’un système d’administration de vaccin à ARN basé sur le NLC sûr et efficace a considérablement augmenté la thermostabilité par rapport aux formulations de LNP actuelles. Cette technologie d’administration basée sur les NLC représente une avancée significative pour les vaccins à ARN avec des implications susceptibles de changer de paradigme sur la fabrication, le stockage, la distribution et le coût global des vaccins en raison de ses propriétés thermostables. »
Une optimisation supplémentaire permettrait à la formulation de résister à des températures encore plus extrêmes ou à des changements brusques de températures, comme on peut s’y attendre lorsque les vaccins sont expédiés dans le monde entier.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
