Dans une étude récente publiée dans iScienceles chercheurs ont évalué l’impact de l’incorporation du domaine N-terminal (NTD) du syndrome respiratoire aigu sévère du coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) dans le vaccin protéique du domaine de liaison au récepteur (RBD).
Sommaire
Arrière-plan
Des preuves récentes indiquent que les titres d’anticorps neutralisants diminuent après deux vaccinations contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) et que la protection contre les variantes hautement altérées du SRAS-CoV-2 Omicron diminue considérablement trois mois après la vaccination de rappel. Ainsi, les stratégies impliquant des rappels de vaccination sont essentielles pour endiguer la pandémie.
Les futures conceptions de vaccins devraient se concentrer sur la réponse humorale contre le RBD pour générer de grandes quantités d’anticorps neutralisants (NAbs) et empêcher la possibilité de réamorcer les réponses immunologiques contre les épitopes non neutralisants.
Malheureusement, le RBD en lui-même est un immunogène faible, ne produisant pas de quantités substantielles de NAbs dans la plupart des cas. La multimérisation du RBD peut améliorer son immunogénicité, entraînant une réticulation améliorée des récepteurs des cellules B et une phagocytose améliorée des cellules présentatrices d’antigène.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé un vaccin sous-unitaire composé d’un dimère en tandem RBD lié à la région N-terminale de la protéine de pointe SARS-CoV-2 NTD. En dimérisant le SARS-CoV-2 RBD et en incorporant le NTD avec la construction RBD-dimère, l’équipe avait l’intention d’améliorer l’immunogénicité ainsi que la réponse des lymphocytes T d’un vaccin à base de protéines RBD.
Une variété de constructions, y compris des séquences RBD en tandem et une seule copie NTD, ont été créées par les chercheurs. La première génération de constructions était basée sur les souches SARS-CoV-2 Wuhan, tandis que la deuxième génération a été créée selon la variante SARS-CoV-2 Delta. Les résidus de Wuhan comprenaient la construction monomérique RBD (W_RBD) et le dimère tandem RBD (W_RBD-RBD).
Pour évaluer l’effet de l’architecture de conception sur l’expression, la liaison et la stabilité de l’enzyme de conversion de l’angiotensine-2 (ACE-2), l’étude a généré des contrôles comprenant un monomère RBD ainsi qu’un dimère tandem RBD appartenant à chaque souche et un RBD -hétérodimère NTD.
Des tests de thermostabilité (TSA) ont été utilisés pour évaluer la stabilité et le repliement des protéines isolées sur plusieurs mois. La protéine candidate initiale de l’étude a été conçue en utilisant l’architecture RBD-RBD-NTD et est ensuite désignée VAANZ-W RRN. L’affinité de liaison ACE2 pour les protéines W_RBD, W_RBD-RBD ainsi que les protéines VAANZ-W RRN a été évaluée.
Pour évaluer si VAANZ-Δ_RRN, qui contient les domaines essentiels du domaine S1, était adéquat pour offrir une protection, son efficacité protectrice a été évaluée dans un modèle animal. Ceci a été réalisé en vaccinant des souris avec 50 g de VAANZ-Δ_RRN AddaVaxMT les jours zéro et 21.
Au jour 14, une cohorte de souris convalescentes a été établie en utilisant une dose sublétale de 102 TCID50 Souche SARS-CoV-2 Wuhan. Au jour 35, les souris ont été inoculées avec 1 x 104 TCID50 avec la variante Delta, et leur poids corporel, ainsi que la mortalité, ont été enregistrés.
L’équipe a évalué la réponse spécifique à l’antigène des souris à la vaccination par le dimère Delta RBD (Δ_RBD-RBD) pour déterminer si l’ajout de NTD dans VAANZ-Δ_RRN améliorait l’étendue de la réponse des lymphocytes T. En restimulant les cellules T avec des pools de peptides qui se chevauchent de S1 ou RBD, les réponses des cellules T à diverses sections de protéine de pointe ont été évaluées.
Résultats
Les résultats de l’étude ont montré que l’incorporation du NTD dans l’extrémité C-terminale de l’expression améliorée du RBD. Après purification, les niveaux d’expression des différentes constructions variaient entre environ 5 et 30 mg/L de milieu. Notamment, toutes les protéines ont conservé des caractéristiques TSA identiques pendant au moins cinq mois à 4 ° C, démontrant que les protéines à base de RBD sont extrêmement stables à cette température. La liaison ACE2 a démontré que ces protéines préservaient la structure tridimensionnelle notée dans le SARS-CoV-2 RBD.
Selon les calculs d’affinité, la dimérisation du RBD a quadruplé son affinité de liaison à l’ACE2. Cependant, le Kd observé pour toutes les autres constructions évaluées dans cette étude était relativement similaire à moins de 2 nM, indiquant que la présence du domaine NTD dans la protéine VAANZ-W RRN n’affectait pas l’interaction ACE2. Toutes les constructions ont été convenablement repliées et la présence du NTD à l’extrémité C du dimère RBD n’a signalé aucun effet sur l’interaction RBD/ACE2. Ainsi, tous les domaines restent libres pour le ciblage des anticorps.
L’infection de souris non vaccinées a entraîné une perte de poids rapide et au jour 16, près de 61,5 % des souris infectées avaient péri. Toutes les souris inoculées avec VAANZ-Δ_RRN + AddaVaxMT étaient protégés contre la maladie du SRAS-CoV-2 et n’ont pas subi de perte de poids. Des titres viraux similaires ont été détectés dans les cornets nasaux et pulmonaires de souris immunisées et convalescentes infectées par le SRAS-CoV-2.
Les souris vaccinées par le VAANZ-W_RRN et testées avec la souche SARS-CoV-2 Wuhan ont affiché un niveau comparable de protection contre la perte de poids, avec 100 % des souris survivantes, contre 7 % survivantes dans la cohorte non vaccinée.
Il n’y avait pas de variation considérable entre le nombre de cellules T productrices d’interféron (IFN)-Ɣ spécifiques à RBD et spécifiques à S1 chez des souris immunisées par Δ_RBD-RBD. La vaccination avec VAANZ-RRN a produit un nombre considérablement plus élevé de cellules T productrices d’IFN-Ɣ spécifiques à S1 que de cellules spécifiques à RBD. En fournissant des épitopes de lymphocytes T supplémentaires, l’incorporation de NTD dans le dimère RBD a considérablement amélioré la réponse des lymphocytes T.
Conclusion
Les résultats de l’étude ont montré que VAANZ-Δ_RRN, un vaccin protéique à base de RBD, est hautement immunogène, exprimé de manière robuste et présente un profil de stabilité élevé. L’étude a démontré que l’inclusion d’un NTD élargissait considérablement la réponse des lymphocytes T, entraînant une augmentation des réponses des lymphocytes T IFN-Ɣ+. Ces observations impliquent que VAANZ-Δ_RRN s’est avéré être un bon candidat comme vaccin de rappel et peut fournir une protection plus efficace contre l’infection par les variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2 que les vaccins à base de RBD.
