Le nouveau vaccin COVID-19 pourrait fournir une protection contre les souches existantes et futures de coronavirus

Un vaccin COVID-19 qui pourrait fournir une protection contre les souches existantes et futures du coronavirus COVID-19 et d’autres coronavirus, et coûter environ 1 $ la dose, a montré des résultats prometteurs dans les premiers tests sur les animaux.

Les vaccins créés par Steven L. Zeichner de UVA Health, MD, PhD, et Xiang-Jin Meng, MD, PhD de Virginia Tech, ont empêché les porcs de tomber malades avec un coronavirus modèle porcin, le virus de la diarrhée épidémique porcine (PEDV). Le vaccin a été développé en utilisant une approche innovante qui, selon Zeichner, pourrait un jour ouvrir la porte à un vaccin universel contre les coronavirus, y compris les coronavirus qui menaçaient auparavant des pandémies ou peut-être même des coronavirus qui causent certains cas de rhume.

Leur vaccin contre le coronavirus offre plusieurs avantages qui pourraient surmonter des obstacles majeurs aux efforts mondiaux de vaccination. Il serait facile à stocker et à transporter, même dans les régions reculées du monde, et pourrait être produit en grande quantité dans les usines de fabrication de vaccins existantes.

Les scientifiques de l’UVA et de Virginia Tech ont créé le vaccin en utilisant une nouvelle plate-forme inventée par Zeichner pour développer rapidement de nouveaux vaccins. Le succès des tests est donc de bon augure pour le vaccin COVID-19 et l’approche de développement de vaccin de Zeichner.

Notre nouvelle plate-forme offre une nouvelle voie pour produire rapidement des vaccins à très faible coût qui peuvent être fabriqués dans des installations existantes à travers le monde, ce qui devrait être particulièrement utile pour la réponse à une pandémie. « 

Steven L. Zeichner, MD, PhD, UVA Health

Nouvelle approche vaccinale

La nouvelle plate-forme de production de vaccins de Zeichner consiste à synthétiser de l’ADN qui dirige la production d’un morceau du virus qui peut indiquer au système immunitaire comment monter une réponse immunitaire protectrice contre le virus.

Cet ADN est inséré dans un autre petit cercle d’ADN appelé plasmide qui peut se reproduire dans les bactéries. Le plasmide est ensuite introduit dans les bactéries, demandant aux bactéries de placer des morceaux de protéines sur leurs surfaces. La technique utilise la bactérie commune E. coli.

Une innovation majeure est que E. coli a eu un grand nombre de ses gènes supprimés. L’élimination de nombreux gènes de la bactérie, y compris les gènes qui composent une partie de sa surface extérieure ou de sa membrane externe, semble augmenter considérablement la capacité du système immunitaire à reconnaître et à répondre à l’antigène vaccinal placé à la surface de la bactérie.

Pour produire le vaccin, les bactéries exprimant l’antigène du vaccin sont simplement cultivées dans un fermenteur, un peu comme les fermenteurs utilisés dans les processus industriels microbiens courants comme le brassage, puis tuées avec une faible concentration de formol.

<< Les vaccins à cellules entières tuées sont actuellement largement utilisés pour se protéger contre des maladies mortelles comme le choléra et la coqueluche. Les usines de nombreux pays à revenu faible ou intermédiaire du monde fabriquent actuellement des centaines de millions de doses de ces vaccins par an, pour un dollar par dose ou moins », a déclaré Zeichner. "Il sera peut-être possible d'adapter ces usines pour fabriquer ce nouveau vaccin. Comme la technologie est très similaire, le coût devrait également l'être."

L’ensemble du processus, de l’identification d’une cible vaccinale potentielle à la production des bactéries supprimées du gène qui ont les antigènes du vaccin à leur surface, peut se dérouler très rapidement, en seulement deux à trois semaines, ce qui en fait la plate-forme idéale pour répondre à une pandémie.

Cibler le coronavirus

Le vaccin de Zeichner et Meng adopte une approche inhabituelle en ce sens qu’il cible une partie de la protéine de pointe du virus, le «peptide de fusion viral», qui est essentiellement universel parmi les coronavirus. Il n’a pas été observé que le peptide de fusion diffère du tout dans les nombreuses séquences génétiques du SRAS-CoV-2, le virus responsable du COVID-19, qui ont été obtenues auprès de milliers de patients dans le monde pendant la pandémie.

Meng et Zeichner ont fabriqué deux vaccins, l’un conçu pour protéger contre le COVID-19 et l’autre conçu pour protéger contre le PEDV. Le PEDV et le virus qui cause le COVID-19 sont tous deux des coronavirus, mais ce sont des parents éloignés. Le PEDV et le SARS-CoV-2, comme tous les coronavirus, partagent plusieurs des acides aminés qui constituent le peptide de fusion. Le PEDV infecte les porcs, provoquant des diarrhées, des vomissements et une forte fièvre, et représente un lourd fardeau pour les éleveurs de porcs du monde entier. Lorsque le PEDV est apparu pour la première fois dans les troupeaux de porcs aux États-Unis, il a tué près de 10% des porcs américains – une pandémie porcine.

L’un des avantages de l’étude du PEDV chez les porcs est que Meng et Zeichner pourraient étudier la capacité des vaccins à offrir une protection contre une infection à coronavirus chez son hôte natif – dans ce cas, les porcs. Les autres modèles qui ont été utilisés pour tester les vaccins COVID-19 étudient le SRAS-CoV-2 chez des hôtes non indigènes, tels que des singes ou des hamsters, ou chez des souris qui ont été génétiquement modifiées pour leur permettre d’être infectées par le SRAS-CoV- 2. Les porcs sont également très similaires en physiologie et en immunologie aux humains – ils peuvent être les modèles animaux les plus proches des personnes autres que les primates.

Dans certains résultats inattendus, Meng et Zeichner ont observé que le vaccin contre le PEDV et le vaccin contre le SRAS-CoV-2 protégeaient les porcs contre la maladie causée par le PEDV. Les vaccins n’ont pas empêché l’infection, mais ils ont protégé les porcs contre le développement de symptômes graves, tout comme les observations faites lorsque les primates ont été testés avec des vaccins candidats COVID-19. Les vaccins ont également incité le système immunitaire des porcs à développer une réponse immunitaire beaucoup plus vigoureuse à l’infection. Si les vaccins PEDV et COVID-19 protégeaient les porcs contre la maladie causée par le PEDV et incitaient le système immunitaire à lutter contre la maladie, il est raisonnable de penser que le vaccin COVID-19 protégerait également les personnes contre la maladie grave COVID-19, disent les scientifiques.

Prochaines étapes

Des tests supplémentaires – y compris des essais sur l’homme – seraient nécessaires avant que le vaccin COVID-19 puisse être approuvé par la Food and Drug Administration fédérale ou d’autres agences de réglementation du monde entier pour une utilisation chez l’homme, mais les collaborateurs sont satisfaits des premiers succès du vaccin. -plateforme de développement.

Zeichner a ajouté qu’il était encouragé qu’une collaboration entre UVA et Virginia Tech, des écoles avec une rivalité sportive bien connue, ait produit des résultats aussi prometteurs.

« XJ est juste un collaborateur incroyable et un scientifique formidable. Et il est incroyablement généreux avec son temps et les ressources dont il dispose », a déclaré Zeichner. « Si les scientifiques de l’UVA et de Virginia Tech peuvent travailler ensemble pour essayer de faire quelque chose de positif pour lutter contre la pandémie, alors peut-être y a-t-il un espoir de collaboration et de coopération dans le pays en général. »

À propos de la recherche

Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue scientifique PNAS. Les résultats sont en cours d’examen par les pairs. L’équipe de recherche était composée de Denicar Lina Nascimento Fabris Maeda, Debin Tian, ​​Hanna Yu, Nakul Dar, Vignesh Rajasekaran, Sarah Meng, Hassan Mahsoub, Harini Sooryanarain, Bo Wang, C. Lynn Heffron, Anna Hassebroek, Tanya LeRoith, Xiang-Jin Meng et Steven L. Zeichner.

Zeichner est le professeur McClemore Birdsong dans les départements de pédiatrie et de microbiologie, d’immunologie et de biologie du cancer, le directeur du laboratoire des maladies infectieuses pédiatriques de Pendleton et une partie du UVA Children’s Child Health Research Center. Meng est professeur émérite de l’université et membre du département des sciences biomédicales et de la pathobiologie de Virginia Tech.

Leur travail de développement de vaccins a été soutenu par le Pendleton Pediatric Infectious Disease Laboratory, la chaire McClemore Birdsong et par le généreux soutien du Fonds Manning de l’Université de Virginie pour la recherche sur le COVID-19 et de la Ivy Foundation. Le travail a également été partiellement financé par le Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine (FRS # 175420) et les fonds internes de Virginia Tech (FRS # 440783).