Dans une récente étude publiée sur bioRxiv*, les chercheurs ont conçu un agoniste du récepteur de type péage 9 (TLR9) conjugué aux nanoparticules (NP) pour améliorer l’adjuvanticité des vaccins contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Les vaccins sous-unitaires contiennent des antigènes protéiques et un ou plusieurs adjuvants, qui sont essentiels pour stimuler/renforcer la réponse immunitaire à un agent pathogène. Certains adjuvants, comme la cytosine phosphoguanine (CpG), agoniste du TLR9, déclenchent l’activation des cellules immunitaires innées. CpG active la signalisation intracellulaire conduisant à l’activation des cellules présentatrices d’antigène (APC) et des cellules B.
Les NP de 20 à 100 nm se drainent efficacement dans les ganglions lymphatiques par le système lymphatique, où les APC résidents absorbent les NP sans avoir besoin de ligands spécifiques ciblant les cellules. De plus, des études récentes ont démontré que la conjugaison d’agonistes de TLR à des NP polymères stimule de manière significative la synthèse d’anticorps et l’induction de lymphocytes T cytotoxiques.
Étude : Les agonistes du TLR9 conjugués aux nanoparticules améliorent la puissance, la durabilité et l’étendue des vaccins COVID-19. Crédit d’image : HaHanna/Shutterstock
L’étude et les conclusions
Dans la présente étude, les chercheurs ont optimisé l’administration de CpG en concevant une construction adjuvante conjuguée au NP pour améliorer la puissance. CpG a été conjugué à de l’acide polyéthylène glycol-b-poly lactique (PEG-b-PLA) avec une terminaison azide (N3-PEG-b-PLA) NPs de taille 50 nm. Ensuite, des NP avec une valence adjuvante croissante ont été synthétisés et les NP CpG résultants ont été purifiés.
La conjugaison n’a provoqué aucun changement dans les propriétés des NP et la fonctionnalisation de CpG a été confirmée. Les NP conjugués avaient des diamètres hydrodynamiques (56 nm – 62 nm) dans la plage pour un trafic amélioré vers les ganglions lymphatiques. Ensuite, l’équipe a testé l’immunogénicité et l’activité biologique du CpG dans des cellules macrophages RAW-Blue in vitro.
Les cellules ont été incubées avec des NP CpG ou CpG solubles. En outre, le test a été utilisé pour examiner l’effet de la valence CpG sur les NP et la puissance d’activation des cellules immunitaires. Les cellules ont été incubées avec des NP CpG solubles, PEG-b-PLA (simples) ou des NP conjugués à CpG avec une valence variable. 30% CpG NP avait la concentration efficace demi-maximale la plus faible (EC50), 66 % inférieur à 10 % CpG NP. La CE la plus élevée50 a été obtenu avec 50% de CpG NP, suggérant une faible activation de TLR9.
Par conséquent, 30 % de NP CpG ont été sélectionnés pour une enquête plus approfondie (ci-après dénommés NP CpG). Auparavant, les auteurs ont développé des hydrogels injectables de polymère-NP (PNP) qui pourraient encapsuler des antigènes et des adjuvants vaccinaux et provoquer une administration soutenue sur des périodes prolongées. L’équipe a émis l’hypothèse que les hydrogels PNP pourraient encore augmenter la réponse vaccinale.
Ainsi, des hydrogels PNP ont été synthétisés en mélangeant des solutions aqueuses de NP PEG-b-PLA biodégradables et d’hydroxypropylméthylcellulose (HPMC-C12) dérivés. Ensuite, ils ont analysé des formulations d’hydrogel PNP de 10 % en poids de NP (mélange de NP CpG et de NP non conjuguées) et de 2 % en poids de HPMC-C12, noté PNP-2-10. Les NP CpG n’ont provoqué aucun changement significatif dans les propriétés mécaniques de l’hydrogel PNP.
Ces hydrogels (PNP-2-10) ont été synthétisés et chargés avec la protéine de pointe SARS-CoV-2. La diffusivité de la pointe et des NP CpG dans l’hydrogel était similaire à l’auto-diffusivité de la matrice PNP, indiquant que les deux cargaisons (NP CpG et pointe) étaient immobilisées dans l’hydrogel. L’immunogénicité du pic SARS-CoV-2 avec des adjuvants solubles CpG, CpG NP ou CpG NP a été étudiée.
Les souris C57BL/6 ont été sensibilisées à la semaine 0 avec des vaccins comprenant 10 μg d’antigène de pointe adjuvés avec du CpG soluble (20 μg) ou des NP CpG (contenant 20 μg de CpG) et ont été stimulées trois semaines plus tard avec une dose homologue. De plus, les animaux ont été amorcés avec une formulation d’hydrogel comprenant un antigène de pointe de 20 μg avec CpG NP (40 μg); contrairement à d’autres, ils n’ont pas reçu de rappel car la dose totale était la même qu’un schéma à deux doses.
Les cytokines inflammatoires n’ont pas été détectées immédiatement après l’immunisation dans tous les groupes de traitement, ce qui indique que les formulations ont été bien tolérées. Les titres d’immunoglobuline G (IgG) spécifiques aux pointes une semaine après l’immunisation étaient inférieurs à la limite de détection pour tous les groupes de traitement, à l’exception du groupe hydrogel CpG NP. Cela impliquait une séroconversion plus rapide avec l’immunisation à l’hydrogel.
Après le rappel, le groupe CpG NP a induit des titres au point final presque deux fois plus élevés que ceux du groupe CpG soluble. Le groupe hydrogel CpG NP à dose unique avait des titres comparables au groupe CpG NP à deux doses. De plus, les vaccins hydrogel CpG NP à deux doses et à dose unique CpG NP ont provoqué des titres de point final plus élevés contre les variantes SARS-CoV-2 Beta, Delta et Omicron que les vaccins CpG solubles prime-boost.
Enfin, les chercheurs ont évalué l’activité neutralisante des sérums de chaque groupe de traitement à l’aide de cellules HeLa et de particules lentivirales pseudotypées SARS-CoV-2. À la semaine 3, avant le rappel, les sérums de souris immunisées avec des vaccins solubles avaient au moins 50 % d’infectiosité, tandis que les sérums du groupe vaccin hydrogel CpG NP protégeaient les cellules de l’infection.
À la semaine 5, deux semaines après le rappel, les sérums des receveurs de vaccins solubles avaient moins de 50 % d’infectivité virale. En revanche, les sérums du groupe du vaccin hydrogel CpG NP avaient à nouveau protégé les cellules de l’infection. L’activité neutralisante la plus puissante a été observée avec les sérums vaccinaux CpG NP, suivis des sérums vaccinaux hydrogel CpG NP.
conclusion
Pour résumer, l’équipe de recherche a développé une plate-forme adjuvante conjuguée au NP dans laquelle le CpG, un agoniste du TLR9, était affiché sur la surface du PEG-b-PLA NP. 30 % des NP CpG ont montré la puissance la plus élevée in vitro, qui ont été utilisés comme adjuvants pour les vaccins candidats. Les vaccins avec adjuvant CpG NP ont induit des réponses humorales plus importantes que les vaccins avec adjuvant CpG soluble.
De plus, le vaccin hydrogel CpG NP à dose unique a suscité des réponses humorales comparables au schéma à deux doses du vaccin CpG NP. Ces résultats sont prometteurs et pourraient aider à réduire les coûts de vaccination et à améliorer l’observance pour atteindre des taux de vaccination élevés.
*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
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