Les chercheurs ont créé un vaccin COVID-19 inhalable qui est stable à température ambiante jusqu’à trois mois, cible les poumons de manière spécifique et efficace et permet l’auto-administration via un inhalateur. Les chercheurs ont également découvert que le mécanisme d’administration de ce vaccin – un exosome dérivé du poumon appelé LSC-Exo – est plus efficace pour échapper à la muqueuse pulmonaire que les nanoparticules à base de lipides actuellement utilisées, et peut être utilisé efficacement avec des protéines à base de protéines. vaccins.
Ke Cheng, professeur émérite Randall B. Terry Jr. en médecine régénérative à NC State et professeur au département conjoint de génie biomédical NC State / UNC-Chapel Hill, avec des collègues de UNC-Chapel Hill et Duke University, a dirigé le développement du prototype de vaccin de la preuve de concept aux études animales.
Il y a plusieurs défis associés à la livraison de vaccins que nous voulions aborder. Premièrement, la prise du vaccin par injection intramusculaire est moins efficace pour le faire pénétrer dans le système pulmonaire et peut donc limiter son efficacité. Les vaccins inhalés augmenteraient leur bénéfice contre le COVID-19.
Deuxièmement, les vaccins à ARNm dans leur formulation actuelle nécessitent un stockage au froid et un personnel médical qualifié pour les délivrer. Un vaccin stable à température ambiante et qui pourrait être auto-administré réduirait grandement les temps d’attente des patients ainsi que le stress pour le corps médical lors d’une pandémie. Cependant, reformuler le mécanisme d’administration est nécessaire pour qu’il fonctionne par inhalation. »
Ke Cheng, professeur émérite Randall B. Terry Jr. en médecine régénérative à NC State
Afin de délivrer le vaccin directement dans les poumons, les chercheurs ont utilisé des exosomes (Exo) sécrétés par des cellules sphéroïdes pulmonaires (LSC). Les exosomes sont des vésicules nanométriques qui ont récemment été reconnues comme un excellent moyen d’administration de médicaments.
Tout d’abord, les chercheurs ont cherché à savoir si LSC-Exo était capable de délivrer des « cargos » de protéines ou d’ARNm dans les poumons. Les chercheurs ont comparé la distribution et la rétention de LSC-Exo à des nanoparticules similaires aux nanoparticules lipidiques actuellement utilisées avec les vaccins à ARNm. Dans un article de Vésicule extracellulaireles chercheurs ont démontré que les nanoparticules dérivées des poumons étaient plus efficaces pour délivrer l’ARNm et la cargaison de protéines aux bronchioles et aux tissus pulmonaires profonds que les particules de liposomes synthétiques.
Ensuite, les chercheurs ont créé et testé un vaccin inhalable à base de protéines et de particules pseudo-virales (VLP) en décorant l’extérieur du LSC-Exo avec une partie de la protéine de pointe – connue sous le nom de domaine de liaison au récepteur, ou RBD – du Virus SRAS-CoV-2. Un article décrivant la recherche est publié dans Nature Génie biomédical.
« Les vaccins peuvent fonctionner par divers moyens », explique Cheng. « Par exemple, les vaccins à ARNm délivrent un script à votre cellule qui lui demande de produire des anticorps contre la protéine de pointe. Ce vaccin VLP, d’autre part, introduit une partie de la protéine de pointe dans le corps, déclenchant le système immunitaire pour produire des anticorps à la protéine de pointe. »
Dans les modèles de rongeurs, le vaccin RBD-décoré LSC-Exo (RBD-Exo) a suscité la production d’anticorps spécifiques au RBD et a protégé les rongeurs, après deux doses de vaccin, contre l’infection par le SRAS-CoV-2 vivant. De plus, le vaccin RBD-Exo est resté stable à température ambiante pendant trois mois.
Les chercheurs notent que si le travail est prometteur, il reste des défis associés à la production et à la purification à grande échelle des exosomes. Les LSC, le type de cellule utilisé pour générer RBD-Exo, font actuellement l’objet d’un essai clinique de phase I par les mêmes chercheurs pour le traitement de patients atteints de maladies pulmonaires dégénératives.
« Un vaccin inhalable conférera à la fois une immunité muqueuse et systémique, il est plus pratique à stocker et à distribuer, et pourrait être auto-administré à grande échelle », a déclaré Cheng. « Ainsi, bien qu’il existe encore des défis associés à l’augmentation de la production, nous pensons qu’il s’agit d’un vaccin prometteur qui mérite de poursuivre la recherche et le développement. »
Le travail a été soutenu par les National Institutes of Health et l’American Heart Association. La North Carolina State University a déposé un brevet provisoire sur les technologies rapportées dans ces publications et le droit de brevet a été concédé sous licence exclusive à Xsome Biotech, une startup de l’État de Caroline du Nord cofondée par Cheng.
