Dans cette interview, Ma Clinique s’entretient avec le Dr Amy Sheng, responsable du programme CRO chez Sino Biological US Inc., sur les développements actuels dans le domaine du développement de vaccins par des techniques recombinantes.
Sommaire
Quel est l’état actuel du développement de vaccins ?
Les vaccins présentent un avantage sociétal inhérent qui va au-delà de la protection des individus contre les maladies infectieuses graves. Ils étendent également leur bouclier protecteur à l’ensemble de la communauté, réduisant ainsi le fardeau des hospitalisations, des décès et des dépenses de santé aux États-Unis. Alors que de nouveaux vaccins innovants continuent d’être développés, ils ont le potentiel d’offrir encore plus d’avantages à la société.
La poursuite du développement de vaccins est une tâche ardue et coûteuse, pleine de risques élevés. Il commence par évaluer les informations disponibles sur la charge de morbidité et la faisabilité technique pour évaluer l’intérêt initial du produit.
Si la décision de développer un vaccin est prise, il faut généralement un minimum de dix ans d’investissement pour faire passer les candidats potentiels de la recherche fondamentale et appliquée à l’homologation, à la production et à l’intégration éventuelle dans le système de vaccination.
Les vaccins injectables traditionnels, administrés dans le muscle ou sous la peau, restent la méthode d’administration du vaccin la plus largement utilisée. Ce système remonte à plus d’un siècle, mais des aiguilles et des dispositifs d’injection nouvellement conçus ont permis aux patients de recevoir plus facilement et moins douloureusement des vaccins injectables.
Les vaccins oraux sont devenus plus populaires ces dernières années. Ces vaccins sont administrés par la bouche et protègent généralement contre les maladies gastro-intestinales telles que le choléra, le rotavirus et la fièvre typhoïde. Dans l’ensemble, les vaccins oraux sont un outil important dans la lutte contre les maladies infectieuses, en particulier dans les zones où l’accès aux soins médicaux et aux programmes de vaccination peut être limité.
Les systèmes d’administration de vaccins à base d’ADN et d’ARNm sont sous les projecteurs depuis la pandémie de COVID-19, utilisant du matériel génétique viral ou bactérien pour déclencher une réponse immunitaire de l’organisme. Dans les deux systèmes, les cellules du corps utilisent les informations génétiques présentées dans le vaccin pour produire une protéine virale « en interne », qui est ensuite reconnue par le système immunitaire, déclenchant une réponse plus forte et plus efficace.
Les vaccins à ADN et à ARNm permettent de délivrer avec précision des informations génétiques aux cellules qui doivent produire la protéine virale sans risque d’infection par le virus lui-même.
Selon le site Web de la Pharmaceutical Research and Manufacturers Association of America (PhRMA), plus de 250 vaccins candidats sont actuellement en cours de développement, dont la majorité ciblent les maladies infectieuses et les cancers.1
L’industrie des vaccins aux États-Unis est un secteur bien établi et prospère qui a introduit plusieurs nouveaux produits avancés sur le marché. Cette réalisation doit beaucoup au soutien d’agences fédérales, telles que la FDA américaine, le CDC, le NVPO, etc., qui jouent un rôle central dans le soutien des composants critiques (recherche, développement et production, éducation à la santé publique) de l’entreprise vaccinale.
Figure 1. Nouvelle ère de la médecine : les vaccins 1. Crédit d’image : Sino Biological Inc.
Comment les vaccins recombinants sont-ils développés ?
Les vaccins recombinants comprennent plusieurs catégories : les vaccins à protéines recombinantes, les vaccins à ADN et les vaccins vivants recombinants utilisant des vecteurs bactériens ou viraux. La majorité des vaccins actuellement à l’étude reposent sur l’utilisation de protéines recombinantes hautement purifiées ou de sous-unités d’agents pathogènes.2
Les particules de type virus (VLP) sont hautement immunogènes, ce qui rend le vaccin contre le VHB incroyablement efficace. En revanche, l’utilisation de systèmes mammifères présente l’avantage de permettre la sécrétion de l’antigène dans le surnageant de culture, simplifiant ainsi son processus de purification.
De plus, la machinerie cellulaire eucaryote peut effectuer une modification post-traductionnelle des protéines, telle que la glycosylation.3 La glycosylation conduit à des changements conformationnels de la protéine, ce qui peut augmenter efficacement la réponse immunitaire. Dans le contexte du développement de vaccins recombinants, les modifications post-traductionnelles (PTM) offrent des avantages tels qu’une immunogénicité accrue, une stabilité accrue, une solubilité améliorée et une activité plus contrôlée des protéines antigéniques.
Les vaccins à ADN impliquent l’administration d’un plasmide d’ADN nu directement dans le muscle, qui a la capacité de provoquer une réponse immunitaire et de fournir une protection contre les agents pathogènes après la provocation.
De nombreux agents pathogènes, notamment la grippe, le VIH, le paludisme, la tuberculose (TB) et la leishmaniose, ont été ciblés par l’expression d’antigènes à l’aide de vaccins à ADN, induisant avec succès des réponses immunitaires contre ces agents responsables dans divers modèles animaux et conduisant même à une protection dans certains cas.
Néanmoins, bien que les vaccins à ADN se soient avérés sûrs et bien tolérés, ils se sont avérés moins immunogènes chez les primates non humains et les humains.
Quels sont les défis du développement de vaccins ?
Les stratégies vaccinales actuelles ont du mal à susciter une immunité à médiation cellulaire significative contre les agents pathogènes intracellulaires qui provoquent généralement des infections chroniques. Les vaccins pathogènes vivants atténués capables de provoquer ce type de réponse peuvent présenter des risques, tels que la virulence chez les hôtes sensibles et l’inversion potentielle de l’atténuation, qui ne peuvent être ignorés.
D’autre part, les vaccins recombinants reposent sur un ou plusieurs antigènes définis pour provoquer une immunité contre l’agent pathogène, soit en les administrant en présence d’adjuvants, soit en les exprimant par des vecteurs viraux/bactériens ou des plasmides inoffensifs. Cette technologie permet d’éviter les problèmes potentiels associés aux vaccins basés sur des macromolécules purifiées, tels que le risque de co-purification de contaminants indésirables ou l’inversion de l’anatoxine vers leurs formes toxigènes, comme on le voit dans les vaccins contre la diphtérie ou le tétanos.
De plus, la technologie des vaccins recombinants surmonte le défi d’obtenir des quantités suffisantes de composants antigéniques purifiés puisque plusieurs organismes hôtes sont capables de produire le même antigène simultanément.
Cependant, un défi important dans le développement de nouvelles stratégies d’immunisation consiste à concevoir des vaccins qui suscitent la réponse immunitaire appropriée pour conférer une immunité contre les agents pathogènes intracellulaires, en particulier ceux qui établissent des infections chroniques, souvent à vie. Pour y parvenir, une compréhension approfondie des antigènes impliqués dans la pathogenèse et des mécanismes de protection immunitaire est nécessaire pour concevoir de manière rationnelle des stratégies vaccinales capables de surpasser la faible immunité protectrice généralement générée par l’infection.4
Comment l’IA et les technologies recombinantes fonctionnent-elles ensemble pour le développement de vaccins ?
Traditionnellement, les anticorps ont été générés à l’aide d’une seule espèce d’antigène, comme cela a été fait dans le cas de la conception du vaccin COVID initial basé sur un modèle animal ciblant la souche actuelle. Cependant, lorsqu’un virus mute, cette méthode échoue, car elle nécessite des injections répétées pour suivre le rythme de mutation.
Pour résoudre ce problème, la technologie informatique peut être utilisée pour expérimenter en collaboration et calculer virtuellement les souches depuis le début d’une pandémie jusqu’à nos jours, ce qui donne plus de 1 000 souches hypothétiques différentes. En quelques heures, cette technologie peut générer des anticorps ciblant ces différentes souches.
De plus, le même algorithme peut être utilisé pour identifier les points communs entre les souches mutantes afin d’extrapoler un anticorps qui peut même cibler les futures souches.
En étudiant les traits évolutifs des espèces virales, des modèles peuvent être identifiés pour aider à prédire les futures tendances de mutation. Un algorithme peut être créé pour analyser l’évolution d’un virus et identifier des séquences immunogénétiques communes qui peuvent guider la conception d’un vaccin. Cette approche pourrait accélérer considérablement le processus de conception de vaccins et même découvrir de nouveaux phénomènes biologiques à l’avenir.
Quel rôle Sino Biological a-t-il joué dans la promotion du développement de vaccins ?
Sino Biological possède plus de 15 ans d’expertise dans l’expression de protéines recombinantes et a mis en place une plateforme exclusive d’expression transitoire de mammifères qui utilise des lignées cellulaires HEK293 et CHO adaptées au milieu sans sérum ou aux cultures adhérentes comme système de production principal.
Cette plate-forme facilite la livraison à haut débit et la production de protéines et d’anticorps recombinants de haute qualité qui sont couramment utilisés dans la préparation d’antigènes, la découverte d’anticorps, la détermination de la structure des protéines et la recherche sur la fonction des protéines. Comme les protéines sont un composant essentiel des agents pathogènes et des cibles que le système immunitaire reconnaît et attaque, Sino Biological recherche, produit et optimise constamment les cibles vaccinales potentielles du futur.
À quels développements passionnants pouvons-nous nous attendre dans ce domaine à l’avenir ?
Alors que les plates-formes existantes pour le développement de vaccins ont des limites, les efforts en cours se concentrent sur leur amélioration ou leur développement. Un domaine à fort potentiel est le développement de nouveaux adjuvants qui, jusqu’à récemment, ressemblaient pour la plupart à ceux utilisés dans les vaccins depuis les années 1930.
Les adjuvants jouent un rôle crucial dans la stimulation des réponses immunitaires et l’amélioration de l’efficacité des vaccins, ce qui les rend particulièrement importants pour les populations vulnérables, telles que les personnes âgées, qui peuvent avoir une fonction immunitaire réduite. Un candidat vaccin COVID-19, le NVX-CoV2373 de Novavax, qui est actuellement en cours de test de phase Ⅲ, combine une protéine de pointe SARS-CoV-2 pleine longueur dans une nanoparticule recombinante avec un adjuvant saponine et a démontré une efficacité élevée.5
Dérivé de l’écorce d’un Quillaja saponaire arbre, il a été démontré que les adjuvants de la saponine revigorent les branches humorale (liée aux anticorps) et à médiation cellulaire du système immunitaire dans sa réponse à un antigène vaccinal. En particulier, l’ajout de saponine à un vaccin entraîne une libération de cytokines pro-inflammatoires, comme l’interleukine-1 et l’interleukine-6, favorisant davantage la production d’anticorps et de cellules mémoire et l’activation supplémentaire des cellules immunitaires.
Dans l’ensemble, les réponses immunitaires renforcées induites par les adjuvants peuvent contribuer à renforcer l’efficacité des vaccins et à améliorer la protection contre les maladies infectieuses.
Les références
- PhRMA. Nouvelle ère de la médecine : les vaccins. [Accessed 20 April 2023].
- Perrie Y, Mohammed AR, Kirby DJ, McNeil SE, Bramwell VW. Systèmes d’adjuvants vaccinaux : amélioration de l’efficacité des antigènes protéiques sous-unitaires. Int J Pharm. 2008;364(2):272-280.
- Nascimento IP, Leite LC. Les vaccins recombinants et le développement de nouvelles stratégies vaccinales. Braz J Med Biol Res. 2012;45(12):1102-1111.
- Lemaire D, Barbosa T, Rihet P. Faire face à la diversité génétique : la contribution de la génomique pathogène et humaine à la vaccinologie moderne. Braz J Med Biol Res. 2012 ; 45:376–385
- Marc Zipkin. Les nouvelles approches vaccinales présentent de nouvelles possibilités, mais de nouveaux défis. Négociateurs biopharmaceutiques. [Accessed 20 April 2023].
À propos d’Amy Sheng, Ph.D.
Responsable du programme CRO, Sino Biological US Inc. 
Amy a rejoint Sino Biological en 2021, prenant en charge les services CRO et la gestion de projets dans la région Est des États-Unis. Avant de rejoindre Sino Biological, elle a travaillé chez Caprico Biotechnologies en tant que responsable de production en charge du développement et de la production d’anticorps pour la cytométrie en flux. Elle a un doctorat. en biologie moléculaire et cellulaire du Georgia Institute of Technology et est biologiste moléculaire certifié ASCP et CSSGB certifié ASQ.
À propos Sino Biologique Inc.
Sino Biological est un fournisseur international de réactifs et un prestataire de services. La société est spécialisée dans la production de protéines recombinantes et le développement d’anticorps. Tous les produits de Sino Biological sont développés et produits indépendamment, y compris les protéines recombinantes, les anticorps et les clones d’ADNc. Sino Biological est le guichet unique de services techniques des chercheurs pour les plateformes technologiques de pointe dont ils ont besoin pour progresser. En outre, Sino Biological offre aux sociétés pharmaceutiques et aux sociétés de biotechnologie des services de technologie de production préclinique pour des centaines de candidats-médicaments à base d’anticorps monoclonaux.
Le cœur de métier de Sino Biological
Sino Biological s’engage à fournir des protéines recombinantes et des anticorps réactifs de haute qualité et à être un guichet unique de services techniques pour les chercheurs en sciences de la vie du monde entier. Tous nos produits sont développés et fabriqués indépendamment. En outre, nous proposons aux sociétés pharmaceutiques et aux sociétés de biotechnologie des services de technologie de production préclinique pour des centaines d’anticorps monoclonaux candidats-médicaments. Nos indicateurs de contrôle de la qualité des produits répondent à des exigences rigoureuses pour les échantillons à usage clinique. Il ne nous faut que quelques semaines pour produire 1 à 30 grammes d’anticorps monoclonal purifié à partir du séquençage des gènes.
