Une étude récente publiée dans la revue MDPI, Pathogènes, décrit un antigène vaccinal peptidique contre le coronavirus sous la forme de formulations à base de nanodiamants, qui a démontré une réponse immunitaire robuste et durable. Les nanodiamants se sont avérés être une plate-forme puissante et polyvalente pour la conjugaison d’antigènes. Cela pourrait en faire une stratégie sûre et efficace pour la production de vaccins prêts à l’emploi contre plusieurs coronavirus.
Sommaire
Arrière-plan
La plupart des vaccins humains sont basés sur des virus inactivés ou des protéines virales. Les premiers sont généralement associés à une forte réponse immunitaire car ils présentent de multiples antigènes qui stimulent à la fois les réponses des cellules B et T. À l’inverse, les vaccins à base de protéines sont moins immunogènes et, par conséquent, un plus grand nombre de doses peut être nécessaire. Alternativement, des adjuvants sont utilisés pour améliorer la réponse immunitaire.
L’utilisation d’un peptide vaccinal implique généralement la conjugaison de l’épitope antigénique à une protéine porteuse plus immunogène, ou le montage des épitopes sur une nanostructure multivalente. Parmi ces derniers, de nouveaux matériaux à base de carbone sont d’un grand intérêt, notamment le fullerène, le graphène, les nanotubes de carbone, les points quantiques de carbone et les nanodiamants.
En particulier, les nanodiamants (ND) sont attrayants car ils sont les moins toxiques de ces nanostructures, mais il a été démontré qu’ils agissent de plusieurs manières pour inhiber efficacement E. coli formation de biofilm. De nombreuses tentatives ont été faites pour les utiliser dans le développement de vaccins, la taille des nanoparticules de diamant (NP) étant une considération importante.
NETose et inflammation
Les NP doivent être inférieures à 40 nm pour être piégées dans des pièges neutrophiles extracellulaires (NET), des réseaux d’ADN neutrophile extrudés afin de neutraliser l’agent pathogène. La NETose, à son tour, induit une inflammation au site de vaccination.
Une telle inflammation se résout spontanément, le stimulus inflammatoire étant piégé dans les TNE. Cette réaction est également observée avec l’adjuvant d’alun, ainsi qu’avec les NP naturelles telles que les cristaux d’urate monosodique en forme d’aiguille trouvés dans la goutte, qui provoquent une inflammation robuste mais auto-limitante.
Des chercheurs antérieurs ont décrit ce mécanisme et souligné le besoin de neutrophiles afin d’initier l’inflammation qui est responsable de l’immunogénicité accrue des nanofils d’oxyde d’aluminium lorsqu’ils sont utilisés comme adjuvants.
Peptide de pancoronavirus conjugué à la ND
Une étude antérieure montre que lorsque les inhibiteurs peptidiques heptad repeat 1 (HR1) étaient conjugués avec des NP d’or, les structures résultantes étaient capables d’inhiber la fusion membranaire entre le MERS-CoV et les cellules hôtes. Dans la présente étude, un ensemble d’inhibiteurs peptidiques HR2 a été utilisé, soit lié de manière covalente à la surface des ND, soit simplement mélangés avec les ND pour leur permettre de se lier à sa surface.
Ainsi, l’inhibition de la fusion membranaire induite par HR1/HR2 est une méthode efficace pour empêcher l’entrée virale.
Les travaux actuels ont utilisé la technologie « réagir et injecter » comme base pour les vaccins utilisés. Un peptide synthétique pan-coronavirus appelé peptide heptad repeat 2 (HR2) a été utilisé. C’est 81% identique à celui trouvé dans le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV), et seulement 46% au peptide SARS-CoV-2.
Ce peptide peut provoquer une immunité croisée entre les coronavirus.
Dans des expériences sur des rongeurs, des ND synthétiques conjuguées à des peptides pancoronaviraux ont pu facilement induire des réponses d’anticorps après l’injection.
Aucune des particules de carbone testées n’a montré d’effets cytotoxiques dans les cellules cultivées à 24 heures. Cependant, toutes les ND conjuguées à l’ovalbumine ont induit une réponse immunomodulatrice robuste, conduisant à la production d’anticorps spécifiques.
Immunogénicité supérieure des ND
Les ND étaient plus immunogènes que les autres NP à base de carbone, telles que les points quantiques de carbone (CQD) et l’oxyde de graphène pégylé (GO-PEG). Le titre d’anticorps avec les deux derniers était similaire à celui obtenu avec l’adjuvant commercial oxyhydroxyde d’aluminium (AlOOH), mais les ND ont produit des niveaux d’anticorps significativement plus élevés.
En effet, les titres induits avec les ND sont similaires à ceux obtenus avec l’utilisation de l’adjuvant fort CFA/IFA, mais sans la cytotoxicité de ce dernier. En fait, les ND ne produisent qu’une inflammation auto-limitante au site d’injection.
Les chercheurs ont découvert que le peptide pancoronaviral conjugué à la ND induisait la production d’immunoglobulines, à la fois IgM et IgG, contre lui-même, atteignant un titre de 000 après deux doses. Après 28 jours, le titre des anticorps IgM de phase aiguë était faible, garantissant que le risque de formation de complexes immuns est faible et prévenant ainsi des lésions rénales potentielles.
Cette formulation a également provoqué une réaction immunitaire cellulaire. L’inflammation induite par cette formulation a également été déterminée comme étant une réponse des cellules T auxiliaires CD4+ de type 1 (Th1), associée à la production d’interféron-γ.
Les souris immunisées présentaient une réaction d’hypersensibilité de type retardé (DTH), culminant à 24 heures.
Les ND conjugués au peptide pancoronaviral ont également provoqué une formation accrue d’anticorps et ont été engloutis par la NETose au contact des neutrophiles dans le corps. L’équipe de scientifiques a observé qu’une fois le peptide conjugué injecté, il était séquestré dans les neutrophiles via les TNE. L’ADN collant a conduit à l’agrégation des neutrophiles, le séparant des tissus environnants.
La réponse immunitaire robuste serait due à la formation d’un granulome autour du nanoadjuvant, perçu comme un corps étranger, qui stimule les neutrophiles et induit une NETose. Cela emprisonne le conjugué de nanodiamant et le limite à la zone d’injection sans qu’il ne se propage à la circulation ou à d’autres organes.
Réponse immunitaire durable
Avec le peptide ND-pancoronaviral, les titres d’anticorps IgG ont été maintenus jusqu’à 120 jours, à un niveau plus élevé qu’avec l’utilisation d’adjuvant CFA/IFA. L’antigène s’est avéré très réactif avec le sérum de convalescence des patients COVID-19, indiquant son potentiel en tant qu’agent d’immunisation.
Cette formulation a suscité plusieurs anticorps dirigés contre une multitude d’épitopes sur la protéine de pointe du SRAS-CoV-2. Parmi ces épitopes, certains appartiendraient à des antigènes conservés parmi différentes souches de coronavirus et pourraient potentiellement induire une réponse immunitaire robuste contre ces souches inconnues ainsi que celles connues.
Cependant, les chercheurs soulignent que les anticorps induits par cette formulation, bien qu’ayant un titre élevé, n’ont pas pu neutraliser l’infection par le MERS-CoV, car ils ne ciblent pas le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine de pointe, ni le neutralisant secondaire. cible, la région HR1-HR2. Ce sont les sites majeurs de neutralisation, contrairement à la région HR2 liée par la formulation actuelle.
Quelles sont les implications ?
Les peptides conjugués à la ND peuvent être utilisés pour produire des vaccins d’urgence contre de nombreux virus ou bactéries émergents, car le peptide peut être facilement adapté en fonction du génome du pathogène d’intérêt. Bien qu’ils ne neutralisent pas la réplication virale et ne puissent donc pas fournir une immunité stérilisante là où le virus ne peut pas être transmis par le patient infecté, ils fournissent des titres d’anticorps élevés et soutenus, qui sont susceptibles de protéger contre une maladie grave.
Les NP et les équipements de synthèse peptidique peuvent être transportés dans des endroits éloignés présentant un risque élevé d’agents pathogènes émergents, afin de réduire le risque de transmission de ces agents et de faciliter la fabrication locale de vaccins en cas d’urgence, empêchant ainsi l’escalade de la situation .
