Dans une récente étude publiée dans la revue Rapports de biologie moléculaireles chercheurs ont illustré les progrès et les obstacles actuels dans le développement du vaccin contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
La nouvelle pandémie de COVID-19 provoquée par le coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère a provoqué une catastrophe de santé publique mondiale sans précédent. La gestion du COVID-19 est essentielle en raison de sa transmission élevée, de ses taux de mortalité et de ses conséquences socio-économiques.
Les vaccins sont la stratégie la plus efficace pour contrôler et mettre fin à la pandémie de COVID-19 en l’absence de thérapies spécifiques au SRAS-CoV-2. Actuellement, plusieurs fabricants de produits pharmaceutiques dans le monde s’efforcent de créer de puissants vaccins pour lutter contre la pandémie de COVID-19 en cours.
À propos de l’étude
Dans la présente revue, les scientifiques ont résumé les techniques de base utilisées pour le développement de candidats vaccins contre le SRAS-CoV-2 et le mode d’action, les avantages et les inconvénients de chaque vaccin. L’équipe a également exploré l’application des nanomatériaux et de la nanotechnologie dans la formulation des vaccins COVID-19.
Conclusions et discussion
Les résultats de l’examen montrent que la conception du vaccin contre le SRAS-CoV-2 comprend divers processus tels que la sélection d’antigènes, de plateformes vaccinales, de voies et de cycles de vaccination. Les vaccins COVID-19 développés jusqu’à présent sont dirigés vers le domaine de liaison au récepteur (RBD) du SRAS-CoV-2, la sous-unité protéique du pic 1 (S1)/S2 et le gène S sur la base des expériences acquises avec le SRAS et le Moyen-Orient épidémies de syndrome respiratoire-CoV (MERS-CoV). Divers anticorps monoclonaux neutralisants puissants (nMAbs) ciblant le SARS-CoV-2 RBD sont en cours d’essais cliniques.
Des Abs non neutralisants (NAbs) ont été générés contre la membrane (M), l’enveloppe (E) et les protéines S du SRAS-CoV-2. Néanmoins, les protéines E et M n’ont jamais été étudiées comme cibles vaccinales contre le SRAS-CoV-2 en raison de leur faible immunogénicité pour les réponses humorales. L’utilisation d’autres protéines structurelles telles que la nucléocapside (N) ou des protéines non structurelles comme antigènes vaccinaux pourrait induire des réponses immunitaires à médiation humorale et par les lymphocytes T beaucoup plus stables. Cette inférence était due au rôle ambigu des non-NAbs et des Abs avec une capacité de neutralisation insuffisante dans la maladie d’amplification dépendante des Abs (ADE).
Les vaccins COVID-19 basés sur l’acide nucléique SARS-CoV-2, la sous-unité protéique et le virus inactivé ne peuvent pas être administrés via la muqueuse respiratoire en raison de leur nécessité d’adjuvants immunitaires potentiellement dangereux et d’une administration récurrente. Au contraire, les vaccins à vecteur viral recombinant SARS-CoV-2, principalement ceux basés sur l’adénovirus du chimpanzé (ChAd) et l’Ad de type 5 (Ad5), étaient à la fois très efficaces et sûrs lorsqu’ils étaient administrés à travers la muqueuse respiratoire. Un régime de vaccination COVID-19 hétérologue ou homologue était nécessaire pour maintenir la protection contre le SRAS-CoV-2 en raison de l’incertitude de la protection induite par le vaccin chez l’homme à long terme.
Le vaccin vivant atténué à base de Bacille Calmette-Guérin (BCG) était à l’étude pour son utilisation dans la prévention du COVID-19. Cependant, les vaccins vivants atténués étaient plus réactifs que les vaccins à base de protéines recombinantes, et ils peuvent infecter ou inverser la souche virulente chez les personnes dont le système immunitaire est affaibli. Les vaccins COVID-19 inactivés peuvent être facilement fabriqués et développés en utilisant une infrastructure et des méthodologies bien établies. Contrairement aux vaccins vivants atténués, les vaccins viraux inactivés présentent peu de problèmes de sécurité et délivrent un large spectre d’antigènes viraux natifs.
Néanmoins, des adjuvants et plusieurs administrations ont été nécessaires pour activer le système immunitaire et assurer la pleine efficacité de ces vaccinations puisque des virus totalement inactifs ne se sont pas répliqués. Ils étaient également de piètres stimulateurs pour les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques. De tels risques peuvent être surmontés en utilisant de l’alun altéré ou d’autres adjuvants tels que le CpG. Sinopharm mène actuellement une étude de phase 3 sur BBIBP-CorV.
Des essais cliniques préliminaires de vaccins à vecteur viral recombinant ont indiqué des réponses immunitaires Ab et à médiation cellulaire significatives après une dose unique de vaccins à vecteur adénoviral tels que Ad26.CoV2. S et Ad5‐nCoV. Un essai clinique de phase 4 est en cours pour le vaccin ChAdOx1 nCoV-19 non réplicatif.
Dans les vaccins à sous-unités protéiques du SRAS-CoV-2, une protéine S virale intégrale ou RBD ou une combinaison de RBD avec une protéine porteuse a été utilisée. Cependant, ils ne déclenchent que des réponses immunitaires humorales. Par conséquent, ils nécessitent des adjuvants dans la formulation et des administrations répétées. Un vaccin recombinant à base de nanoparticules SARS-CoV-2 S nommé Novavax est en phase 3 d’essai. Les particules de type virus (VLP) étaient un excellent choix pour la fabrication de vaccins COVID-19 en raison du manque de matériel génétique infectieux et de protéines fonctionnelles. Pourtant, ils nécessitent des dosages répétés et des adjuvants similaires aux sous-unités protéiques et aux vaccins inactivés.
Les vaccins COVID-19 à base d’acide ribonucléique messager (ARNm) étaient plus attrayants que les autres techniques de vaccination COVID-19 en raison de leur coût minimal et de leur procédure de fabrication rapide. Néanmoins, ils pourraient être liés à des effets indésirables (EIM) en raison de leur capacité immunologique élevée. Les vaccins à base d’ARNm du SRAS-CoV-2 ont été fabriqués par des sociétés de biotechnologie de premier plan comme CureVac, Moderna, Pfizer et BioNTech.
Les vaccins plasmidiques à base d’acide désoxyribonucléique (ADN) étaient peu immunogènes et nécessitaient donc de nombreuses doses et l’utilisation d’un adjuvant. De plus, ils étaient associés à des effets indésirables tels que la dysplasie en provoquant des mutations dans le génome de l’hôte et la formation d’anticorps anti-ADN. Inovio Pharmaceuticals a conçu un essai clinique de phase 1 pour évaluer l’efficacité d’un vaccin à ADN synthétique exprimant la protéine S du SRAS-CoV-2.
Étant donné que le développement de vaccins basés sur des cellules présentatrices d’antigène (APC) était trop coûteux et trop long pour une production à grande échelle, une technologie utilisant des cellules présentatrices d’antigène artificielles (aAPC) a été développée. Plusieurs essais précliniques et cliniques sont en cours pour développer des vaccins COVID-19 à base d’aAPC. Les exigences supplémentaires de la chaîne du froid pour les vaccins à base de cellules et les techniques d’injection entravent la mise en œuvre à grande échelle de ces vaccins, principalement parce qu’une réponse satisfaisante nécessite une administration répétée.
Les nanoparticules (NP) contenant des composés immunorégulateurs et des antioxydants peuvent fournir des agents thérapeutiques aux sites inflammatoires, réduisant ainsi l’inflammation, les réponses des cytokines et le stress oxydatif chez les patients COVID-19. Étant donné que la taille du SRAS-CoV-2 était à l’échelle nanométrique, la nanotechnologie peut être utilisée pour combattre le COVID-19. Les NP médicamenteuses peuvent offrir des options thérapeutiques COVID-19 nouvelles et rentables en stimulant la biodégradation et la compatibilité et en étant respectueuses de l’environnement.
Les vaccins NP à base de protéine MERS-CoV S avec le mélange adjuvant de la protéine matricielle (M1) ont démontré leur efficacité dans la réduction de la multiplication du MERS-CoV dans les poumons de souris dans un essai sur les VLNP chez la souris. Le titre élevé de NAbs contre la protéine S chez les souris implique qu’elles étaient immunisées contre le virus. Ainsi, les NP de type viral (VLNP) avec la protéine S pourraient être efficaces contre le MERS-CoV et le SARS-CoV-2 car les deux virus utilisent le même mode d’infection et d’invasion dans les cellules hôtes.
Les NP à base d’or (AuNP) peuvent être une approche viable pour développer des vaccins contre le CoV car ils peuvent induire l’expression des lymphocytes T CD4+ et éventuellement conduire à l’expression du facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α) et de l’interféron-γ (IFN-γ). Cependant, l’induction et la génération d’Abs protecteurs et d’infiltration éosinophile n’ont pas été affectées par la vaccination au récepteur de type péage (TLR) avec adjuvant AuNPs dans une étude évaluant les AuNPs et les agonistes TLR contenant le SRAS-CoV-2 S recombinant chez la souris.
Les NP à base de polymères (PB) jouent un rôle essentiel dans le développement du VLNP anti-MERS-CoV, qui pourrait refléter la fonction du virus. En conséquence, l’utilisation de PB-NPs pour développer des vaccins efficaces contre la COVID-19 représente un point focal pour des investigations ultérieures.
À ce jour, la meilleure protection contre le SRAS-CoV-2 est offerte par les vaccins COVID-19 à base d’ARN. Diverses études précliniques examinant l’efficacité et l’immunogénicité des vaccins lipidiques NP (LNP)-ARNm codant pour la protéine S du SRAS-CoV-2 ou S RBD ont été menées. Une expérience chez la souris a révélé que l’ARN de la protéine S du SRAS-CoV-2 incorporait le vaccin LNP renforçait les réponses immunitaires contre le SRAS-CoV-2.
Les avantages de l’utilisation des NP dans la fabrication de vaccins comprennent l’amélioration de l’antigénicité des médicaments conjugués ou adsorbés, la stimulation de l’immunité adaptative et innée, des propriétés efficaces de libération contrôlée et le ciblage cellulaire. Cependant, l’utilisation des NP dans les vaccins présente certains inconvénients, notamment la nécessité d’un adjuvant, de doses multiples, de réponses immunitaires décalées et d’une toxicité cellulaire.
Les vaccins à ADN, sous-unités protéiques et COVID-19 inactivés ont présenté moins d’effets indésirables locaux et systémiques que les vaccins granulaires à vecteur non réplicatif et à ARN. De plus, les effets indésirables les plus élevés liés à la réactogénicité ont été démontrés par les vaccins COVID-19 à base d’ARNm. L’effet secondaire local le plus fréquemment signalé des vaccins contre le SRAS-CoV-2 était la douleur au site d’injection, et les effets indésirables systémiques courants comprenaient les maux de tête et la fatigue.
conclusion
Les résultats de l’étude ont décrit différentes stratégies associées au développement du vaccin contre le SRAS-CoV-2, allant des acides nucléiques et des sous-unités protéiques aux VLP. Aucun des vaccins COVID-19 développés jusqu’à présent n’a conféré une protection à 100% contre l’infection par le SRAS-CoV-2. Ainsi, même avec la vaccination, il y avait un potentiel d’infection, même si elle sera très probablement très bénigne ou asymptomatique, avec des probabilités extrêmement faibles de maladie grave ou de décès.
Lors de pandémies comme le COVID-19, en plus des critères généraux de réussite du développement d’un vaccin, tels que l’efficacité, la sécurité et la durée de la protection, la production rapide d’un vaccin à haute capacité de génération ainsi que la distribution et l’administration du SARS-CoV -2 vaccin aux personnes vulnérables, sont autant d’enjeux importants. Les changements mutationnels constants dans la structure du SRAS-CoV-2 étaient un autre goulot d’étranglement dans le développement du vaccin COVID-19.
Ensemble, malgré le rythme élevé auquel les gens sont vaccinés contre le SRAS-CoV-2 dans le monde, l’émergence de variants démontrant une évasion immunitaire importante soulève des questions sur l’efficacité des vaccins existants. Ainsi, la recherche et le développement de nouveaux vaccins COVID-19 par les entreprises et les universités devraient être soutenus par une surveillance protéomique et génomique stricte. Il aide à identifier rapidement les mutations du SRAS-CoV-2 et à examiner leurs effets sur le taux de transmission, la gravité de la pathogénicité et l’évasion immunitaire, ce qui améliore le développement du vaccin COVID-19 et le contrôle de la pandémie.
