Dans une étude récente publiée dans Celluleles chercheurs ont décrit leur approche auto-conçue du vaccin chimérique récepteur-grippant au domaine (RBD)-dimère pour adapter les variantes préoccupantes (VOC) et les variantes d’intérêt (VOI) du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SARS-CoV-2).
L’émergence de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 et les percées infectieuses qui en ont résulté ont accru la difficulté de contrôler la pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Tous les vaccins autorisés existants sont formulés sur la base du prototype (Wuhan-Hu-1) spike (S) RBD du SRAS-CoV-2. Cela justifie la nécessité de développer de nouveaux vaccins avec une protection immunitaire plus large.
À propos de l’étude
Les auteurs de la présente étude ont précédemment conçu un vaccin de sous-unité protéique (F2001) basé sur la protéine de pointe (S) RBD du prototype SARS-CoV-2 et des variantes bêta. F2001 a démontré une immunogénicité significative et, par conséquent, les auteurs ont utilisé une approche similaire pour concevoir un vaccin chimère afin d’adapter les variantes Omicron et Delta dans la présente étude.
Tout d’abord, un vaccin prototype-bêta chimère RBD-dimère a été développé pour adapter le bêta COV suivi d’essais de résonance plasmonique de surface (SPR) pour vérifier les principaux épitopes antigéniques et les motifs de liaison aux récepteurs (RBM). Les tests SPR ont utilisé des protéines de l’enzyme de conversion de l’angiotensine humaine (hACE2) et des anticorps monoclonaux spécifiques au SARS-CoV-2 RBD (mAbs) qui ciblaient les épitopes antigéniques. L’affinité de liaison des immunogènes aux protéines réceptrices a été évaluée et s’est avérée préservée pour presque tous les mAb par le prototype et les dimères RBD chimériques prototypes bêta.
Pour déterminer l’immunogénicité du vaccin chimérique, des souris BALB/c ont été immunisées avec les dimères RBD chimériques prototypes, bêta ou prototype-bêta, avec l’adjuvant Addavax avec un intervalle de 21 jours. Des sérums de souris ont été obtenus deux semaines après la deuxième dose de vaccin. Un panel basé sur le virus de la stomatite vésiculeuse (VSV) a été utilisé pour évaluer la neutralisation des souches de SARS-CoV-2 [prototype strain, VOCs (Alpha, Beta, Gamma, Delta, Omicron, and Delta plus or Delta S with K417N mutation) and VOIs (Lambda and Kappa)].
Des essais de neutralisation de pseudovirus ont été effectués pour évaluer les titres moyens géométriques de neutralisation à 50 % (PVNT50 GMT) des variantes du SRAS-CoV-2.
Pour évaluer l’efficacité des RBD-dimères, des souris BALB/c ont été transduites par voie intranasale avec un adénovirus exprimant hACE2 (Ad5) et ont ensuite été testées avec le prototype du SRAS-CoV-2 ou directement testées par voie intranasale avec la variante bêta. Les souris ont été euthanasiées et leurs tissus pulmonaires ont été obtenus cinq jours après l’infection (dpi) pour la quantification de l’acide ribonucléique génomique viral (ARNg) et de l’ARN sous-génomique (ARNsg) afin d’évaluer la réplication virale.
De plus, les tissus ont été soumis à une analyse histopathologique et leurs scores pathologiques ont été déterminés.
Le prototype d’immunogène bêta-chimère RBD-dimère a également été évalué chez 24 macaques rhésus immunisés par voie intramusculaire avec trois doses, à 21 jours d’intervalle. Après l’immunisation, leurs échantillons de sérum et les cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC) ont été obtenus pour évaluer la neutralisation virale et la production de cytokines, respectivement.
Après le prototype et le prototype-bêta chimère RBD, les vaccins dimères se sont avérés efficaces, le vaccin chimère RBD-dimère Delta-Omicron a été conçu pour adapter le prototype, les souches bêta, delta et Omicron. Les épitopes antigéniques du vaccin ont été vérifiés par des expériences SPR. Son intégrité antigénique, son efficacité et ses potentiels immunogènes ont été évalués. De plus, la structure a été évaluée à l’aide de la cryo-microscopie électronique (cryo-EM).
Pour évaluer l’immunogénicité du vaccin chimère Delta-Omicron, des souris BALB/c ont été immunisées deux fois avec le vaccin et un adjuvant AddaVax ou l’homotype prototype RBD-dimère, à un intervalle de 21 jours. Pour déterminer l’efficacité du vaccin, les souris ont été testées avec Omicron et Delta. De plus, ils ont été transduits avec Ad5 exprimant hACE2 pour augmenter la sensibilité à Delta et leurs tissus pulmonaires ont été obtenus pour le titrage du SRAS-CoV-2 après l’euthanasie.
Résultats
Dans les tests PVNT, les MGT induites par le vaccin prototype pour S du prototype, Alpha, Beta, Gamma, Delta, Delta plus, Kappa, Lamba et Omicron étaient de 1779, 1479, 487, 699, 1100, 1119, 1205, 807 , et 122, respectivement.
Les MGT induits par le vaccin Beta RBD-dimer pour Gamma et Beta étaient de 1650 et 809, respectivement, et entre 104 et 385 pour les autres variantes. Les MGT induits par le vaccin prototype-bêta-chimérique RBD-dimère pour Omicron étaient de 434 et variaient entre 1140 et 2964 pour les autres variantes. Cela a indiqué que le vaccin prototype-bêta chimère RBD-dimère a surpassé le vaccin prototype avec une neutralisation plus élevée de bêta, gamma et Omicron et était également plus efficace que le vaccin bêta RBD avec une neutralisation plus élevée du prototype, Alpha, Delta, Delta plus, Kappa , Lambda et Omicron.
Les vaccins chimériques prototypes et prototypes bêta ont considérablement réduit l’ARNg viral par rapport au vaccin bêta, en forte corrélation avec les titres d’anticorps neutralisants (nAbs). De plus, les deux vaccins ont conduit à un sgRNA viral pulmonaire indétectable, indiquant un contrôle significatif de la réplication virale. Les changements histopathologiques tels que l’inflammation diffuse, la congestion vasculaire et la disparition des cavités alvéolaires étaient également considérablement plus faibles avec les vaccins prototypes et prototypes chimériques bêta par rapport à l’immunisation fictive. De plus, le vaccin chimère prototype-bêta a également suscité une production modérée de cytokines telles que l’interféron gamma (IFN-γ) et les interleukines (IL-2,4).
Le vaccin RBD-dimère chimérique Delta-Omicron a montré une affinité de liaison similaire à hACE2 (8,4 nM) par rapport à ceux des RBD du prototype (6,5 nM), Omicron (6,6 nM) et Delta (5,1 nM). Le vaccin s’est lié à tous les mAb, mais avec des affinités réduites pour les mAb C110 et CV07-270.
Le vaccin a induit des titres élevés de NAbs contre Delta, Omicron (BA.1) et Omicron (BA.2) S qui étaient 18,6, 19,2 et 19,1 fois plus élevés que ceux induits par le prototype homotypique RBD-dimère, respectivement. De même, les MGT neutralisants du vaccin Delta-Omicron étaient également plus élevés contre les variantes prototype, alpha et bêta par rapport au vaccin prototype homotypique.
Chez les souris atteintes de delta, l’ARNg viral pulmonaire moyen a été réduit de 474 fois à 2,4 × 107 copies/g avec des taux d’ARNsg viral indétectables par le vaccin chimère Delta-Omicron. Chez les souris Omicron-challengé, la réplication virale n’a pas été détectée. Les titres NAb sont significativement élevés pour Omicron et Delta. Le vaccin a soulagé les lésions pulmonaires avec des scores pathologiques significativement inférieurs.
Dans l’analyse cryo-EM, les dimères RBD chimériques prototypes et prototypes bêta ont été disposés sous forme de structures pulmonaires bilatérales à symétrie axiale. Le prototype RBD-dimère a été complexé avec deux Fab CB6 aux deux bras tandis que le prototype-Bêta chimère RBD-dimère et le Delta-Omicron chimère RBD-dimère ont engagé un seul Fab CB6 à un bras. L’analyse a montré que le dimère RBD chimérique Delta-Omicron était plié correctement et présentait les principaux épitopes antigéniques et RBM.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que par rapport à ses homologues homotypiques, le vaccin chimérique Delta-Omicron RBD a surpassé les performances avec une neutralisation virale, une immunogénicité et une efficacité supérieures contre les variantes du SRAS-CoV-2. L’étude a fourni une approche de preuve de concept pour mettre à jour rapidement les immunogènes et a étayé les recommandations de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) pour développer des vaccins SRAS-CoV-2 adaptés aux variantes et multivalents.
