Le coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’agent causal de la pandémie actuelle de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), a fait plus de 6,5 millions de morts dans le monde. L’évolution génomique du virus a conduit à l’émergence rapide de nouvelles souches de SRAS-CoV-2, et plusieurs de ces variants sont plus infectieux et virulents que la souche ancestrale.
La technologie de l’ADN recombinant a été utilisée pour développer de nombreux produits, y compris des vaccins, qui ont considérablement amélioré la qualité de la vie humaine. En utilisant des techniques avancées de biologie moléculaire, la composition génétique de l’organisme peut être modifiée ou de l’ADN hétérologue peut être introduit dans un organisme.
Étude : pipeline robuste et rapide pour le développement d’un vaccin à ARNm pour les variantes à émergence rapide du SRAS-CoV-2. Crédit d’image : NIAID
Sommaire
Arrière plan
À ce jour, tous les vaccins et traitements COVID-19 disponibles ont été développés sur la base de la protéine de pointe de la souche ancestrale SARS-CoV-2. Par conséquent, une efficacité réduite des vaccins et des thérapeutiques COVID-19 a été observée contre les variants du SRAS-CoV-2 contenant des mutations dans la région du pic. En conséquence, la communauté scientifique a travaillé sans relâche pour développer des vaccins et des traitements efficaces pour lutter contre les variantes du SRAS-CoV-2 nouvellement apparues.
Une étude récente en cours de révision dans la revue Scientific Reports et actuellement disponible sur le Place de la Recherche* Le serveur de préimpression a signalé le développement d’un pipeline robuste pour la fabrication d’un portefeuille de vaccins à ARNm pour lutter contre les épidémies de coronavirus actuelles et futures, d’autres maladies infectieuses et le cancer.
À propos de l’étude
L’étude actuelle a développé un pipeline rapide et robuste basé sur les besoins, c’est-à-dire de l’obtention de la séquence génomique du virus à partir de patients infectés par la variante Omicron, l’analyse des données pertinentes, la conception du gène codant pour la protéine antigénique, le clonage, la banque de cellules, le plasmide et préparation de l’ARNm, et finalement analyse de l’expression fonctionnelle de la protéine antigénique.
Depuis le début de la pandémie, les auteurs travaillent au développement d’un vaccin à ARNm contre le COVID-19. Leur portefeuille d’ARNm contient trois verticales. Le premier est un vaccin à ARNm contre une indication spécifique, qui est essentiellement la molécule d’ADN de départ optimisée en codons qui code pour le gène/la protéine souhaité(e) cloné(e) dans le plasmide respectif.
La deuxième verticale est le test de neutralisation utilisant le virus de type pseudo-/substitut. Ce test permet de déterminer l’efficacité des anticorps neutralisants dans les sérums d’humains/animaux vaccinés. Enfin, la troisième verticale du portefeuille d’ARNm sont les protéines recombinantes, qui sont utilisées pour fabriquer divers tests immunologiques pour quantifier la réponse immunitaire fonctionnelle dans les sérums d’humains/animaux vaccinés.
Bien que des études antérieures aient présenté plusieurs méthodes basées sur des oligonucléotides pour développer et assembler des séquences d’ADN, ces approches présentent à la fois des avantages et des inconvénients. Une limitation fondamentale est la taille indésirable du gène. Cette étude a développé une technique simple, rapide, facile à utiliser et rentable pour synthétiser des fragments de gène par PCR pour assembler les oligonucléotides stratégiquement conçus.
La nouvelle méthode est basée sur le principe de l’appariement de bases complémentaires d’oligonucléotides longs suivi de leur assemblage par la méthode PCR. La conception des oligonucléotides était telle que sa taille variait entre 60 et 120 bases, avec 20 à 30 bases de chevauchement, qui a été utilisée comme amorce et matrice pendant le processus de PCR.
Divers facteurs de PCR ont été optimisés, tels que la température d’hybridation des oligonucléotides, la concentration des oligonucléotides et la température du cycle de PCR, pour l’assemblage favorable d’oligonucléotides longs.
Séquence génomique du SRAS-CoV-2 et mutations dans la région de pointe du variant omicron (B1.1.529). La représentation picturale et la disposition des gènes du SRAS-CoV-2. Le pic du virus SARS-CoV-2 est élargi et toutes les mutations se produisant dans la variante omicron (B1.1.529) par rapport au type sauvage Wuhan.1 du SARS-CoV-2 sont marquées. Δ représente la délétion, Ins représente l’insertion et les autres sont les mutations ponctuelles.
Principales conclusions
Les métadonnées des patients COVID-19 ont été obtenues à partir de la base de données GISAID (Initiative mondiale sur le partage de toutes les données sur la grippe), qui ont été utilisées pour concevoir un gène antigénique spécifique à la variante codant pour la protéine de pointe du virus. Un assemblage réussi d’ADN codant pour environ 4000 paires de bases du gène de la protéine de pointe de la variante Omicron a été rapporté dans cette étude, qui a été validée à l’aide du séquençage de l’ADN Sanger.
Le gène a été cloné à l’aide d’une ligature à trois fragments dans un ADN plasmidique, qui a été utilisé pour la in vitro transcription pour synthétiser l’ARNm. L’intégrité de l’ARNm développé a été confirmée à l’aide d’une plateforme de séquençage de nouvelle génération basée sur Illumina et d’une électrophorèse capillaire. L’introduction d’ARNm dans des cellules HEK 293T a produit des protéines de pointe qui ont été analysées par tri cellulaire activé par fluorescence (FACS).
Afin de minimiser l’échec de cette méthode, des contrôles de qualité intégrés critiques ont été intégrés au pipeline après chaque étape majeure.
conclusion
Les principaux avantages de la méthode proposée pour développer un vaccin à ARNm, depuis l’assemblage de gènes à base d’oligonucléotides jusqu’à la PCR, sont son clonage et sa synthèse d’ARNm améliorés. En outre, cette méthode garantit le développement rapide d’un vaccin candidat à base d’ARNm spécifique à la variante Omicron en trois à quatre semaines, ce qui est nettement inférieur au calendrier de développement d’un vaccin conventionnel. Notamment, l’introduction de cet ARNm dans le modèle de souris a présenté une réponse immunogène significative, indiquant qu’il s’agit d’un candidat vaccin puissant.
