Dans une étude récente publiée dans la revue Nature, les chercheurs ont développé et testé un nouveau vaccin en aérosol en poudre sèche contre le COVID-19. Le vaccin à base de nanoparticules comprend des sous-unités B de la toxine cholérique avec les antigènes SARS-CoV-2 RBD. Les résultats de l’étude ont révélé que ce spray nasal à usage unique favorise la production robuste d’anticorps IgG et IgA et renforce les réponses locales des lymphocytes T avec les voies nasales et les alvéoles dans des modèles murins et de primates non humains. La composition du virus lui permet de conférer une défense contre les variantes ancestrales du COVID-19 et les souches Omicron plus récentes. Ce nouveau vaccin pourrait constituer la base d’une nouvelle génération de vaccins non invasifs contre le COVID-19 et d’autres infections des voies respiratoires.
Étude : Vaccin SARS-CoV-2 inhalé pour l’immunisation par aérosol de poudre sèche à dose unique. Crédit d’image : Frau aus UA/Shutterstock
COVID-19 et les mérites de la vaccination
Le coronavirus 2 (SARS-CoV-2) actuel du syndrome respiratoire aigu sévère a provoqué la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), l’une des pandémies les plus dévastatrices de ces derniers temps. Elle a entraîné une morbidité, une mortalité et des pertes socio-économiques généralisées, faisant près de 7 millions de morts et laissant plus de 65 millions de survivants avec des symptômes à long terme (Long COVID) depuis l’apparition de son épidémie fin 2019.
Il est encourageant de constater que le développement rapide de vaccins contre le virus a ralenti, voire stoppé, sa progression dans de nombreuses régions. La plupart des vaccins anti-COVID-19 commercialement approuvés appartiennent aux cohortes de virus inactivés, d’ARN messager (ARNm), de sous-unités protéiques et de vaccins à vecteur viral. Malheureusement, tous ces types de vaccins partagent un inconvénient commun : ils sont administrés via des injections intramusculaires visant à produire des immunoglobulines sérologiques G (IgG). Bien qu’efficaces, ces vaccins n’offrent pas de protection au niveau des voies respiratoires.
Un nombre croissant de recherches suggèrent que les voies respiratoires constituent non seulement le premier site d’infection au COVID-19, mais restent le site de la charge virale la plus élevée tout au long de l’évolution de la maladie et (dans le cas du Long COVID) au-delà. Cette lacune a incité au développement de nouvelles classes de vaccins conçus pour être administrés par voie intranasale ou par nébulisation. Notamment, la recherche sur ces vaccins a démontré que des doses beaucoup plus faibles sont nécessaires pour atteindre un niveau de protection similaire à celui conféré par les antiviraux conventionnels administrés par voie intramusculaire.
Cependant, jusqu’à présent, la plupart des vaccins intranasaux développés et préliminairement approchés sont stockés, transportés et administrés sous forme de liquides ou d’aérosols humides, ce qui présente des coûts économiques importants en matière de chaîne du froid et nécessite plusieurs doses pour atteindre l’efficacité souhaitée. De plus, la plupart des vaccins actuellement disponibles sont monovalents, conçus pour cibler l’un d’un petit groupe de variantes du SRAS-CoV-2. Le SRAS-CoV-2 est un virus à mutation rapide, avec des milliers de souches découvertes jusqu’à présent. Cette discordance nécessite le développement de nouveaux vaccins capables de cibler plusieurs souches de COVID-19 tout en nécessitant un suivi minimal des patients.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé et testé un nouveau vaccin intranasal conçu pour être à la fois polyvalent (cibler plusieurs lignées de COVID-19) et conserver son efficacité après lyophilisation (lyophilisation). Le vaccin a été conçu pour contenir des particules de 1 à 4 µm afin d’optimiser le dépôt dans les alvéoles (poumon profond) et de garantir que la perte d’efficacité n’est pas due à l’expiration de particules trop petites ou à un dépôt de particules trop grosses dans la couche superficielle. poumon.
Le vaccin a été développé en utilisant la sous-unité B de la toxine cholérique (CTB) comme châssis nano, exprimé dans un virus génétiquement modifié. Escherichia coli Souche BL21. L’électrophorèse sur gel de polyacrylamide de dodécyl-sulfate de sodium (SDS-PAGE) et l’immunotransfert ont été utilisés pour évaluer le poids moléculaire du châssis, sa taille étant vérifiée par microscopie électronique à transmission (TEM). L’analyse par diffusion dynamique de la lumière (DLS) a révélé que la taille des particules du châssis était principalement uniforme au sein de la classe de taille souhaitée. L’antigénicité du R-CNP a été évaluée à l’aide de tests de résonance plasmonique de surface et d’essais immuno-enzymatiques (ELISA).
Des études antérieures ont démontré que l’inhalation directe de particules nanométriques entraîne une mauvaise absorption par les alvéoles. Les chercheurs ont encapsulé le châssis CTB dans des microcapsules de 1 à 4 µm de diamètre pour résoudre ce problème.
« En ajustant avec précision la taille des pores de la membrane, le gradient osmotique et le temps d’évolution des pores, les microsphères peuvent être contrôlées en termes de taille des particules, de porosité et de volume de cavité, ce qui a facilité l’optimisation du R-CNP@M à une taille aérodynamique appropriée et une encapsulation élevée. efficacité »
La microscopie confocale à balayage laser (CL-SEM) en tandem avec des reconstructions 3D a été utilisée pour vérifier la taille et l’absorption du R-CNP@M (R-CNP encapsulé dans des microcapsules). Après lyophilisation, R-CNP@M s’est avéré stable lorsqu’il est délivré sous forme d’aérosol, ce qui entraîne un brouillard uniforme lorsqu’il est administré à l’aide d’un générateur d’aérosol à poudre sèche (DPAG). Il est encourageant de constater que cet aérosol délivre systématiquement le vaccin jusqu’à cinq semaines après l’administration sans aucune perte notable d’efficacité.
La formulation a été testée sur des souris, des hamsters et des primates non humains. Tous les sujets testés ont montré des résultats positifs avec une administration soutenue du vaccin dans les alvéoles observée pendant jusqu’à 42 jours.
« Les valeurs d’aire sous la courbe de R-CNP@M ont été améliorées de 3,5 fois par rapport à celles de R-CNP, ce qui suggère que R-CNP@M peut induire une stimulation antigénique continue dans les poumons »
Le séquençage du TNA unicellulaire (scRNA-seq) a été utilisé pour mesurer les réponses immunitaires dans CD45+ cellules le 21St jour suivant la vaccination. R-CNP@M a surpassé les vaccins intramusculaires et en aérosol liquide actuellement disponibles en activant les cellules présentatrices d’antigène. De même, la proportion de CD8 activés+ Les lymphocytes T mémoire étaient les plus élevés sous le régime R-CNP@M. Les mesures ELISA du sang collecté de souris, de hamsters et de primates non humains ont révélé qu’« unLes titres d’anticorps spécifiques du RBD en IgM, IgG, IgG1 et IgG2a dans le sérum ont été augmentés plus rapidement et de manière plus robuste par une dose unique de R-CNP@M que par deux doses de R-CNP libre (10 μg équivalent de RBD), alors que le RBD Les anticorps spécifiques étaient indétectables dans le groupe CNP.
Conclusions
La présente étude présente le développement du premier véhicule de vaccination par aérosol sec, surmontant ainsi les inconvénients des systèmes d’administration de vaccins intramusculaires conventionnels et surpassant les aérosols à base de liquide en termes d’économie et d’efficacité. Le châssis de nanoparticules encapsulé dans une microcapsule de 1 à 4 µm s’est avéré stable jusqu’à 42 jours et sans danger chez les sujets de test, mammifères et primates non humains. Le vaccin a présenté une libération constante d’antigène dans les alvéoles jusqu’à cinq semaines après l’administration. Il en est résulté l’activation la plus élevée d’immunoglobulines et de lymphocytes T mémoire de tous les régimes de vaccination testés.
« La vaccination inhalable répond à un problème de santé publique connu, dans la mesure où il y a plus d’enthousiasme pour ce type d’administration que pour l’injection traditionnelle, et un schéma à dose unique est favorable à une augmentation substantielle de la proportion du total des personnes vaccinées. En outre, la forme en poudre sèche du vaccin peut permettre de réaliser des économies sur les coûts de stockage et de transport, contribuant ainsi potentiellement à accroître la couverture vaccinale dans les zones reculées. De plus, les perspectives d’application clinique sont renforcées par l’utilisation d’un châssis de nanoparticules protéiques et d’une microcapsule basée sur un matériau approuvé par la Food and Drug Administration des États-Unis.
Le plus encourageant est que ce vaccin s’est avéré à la fois à dose unique et multivalent – contrairement aux vaccins conventionnels, l’efficacité du R-CNP@M était stable contre l’infection par les lignées conventionnelles et Omicron COVID-19. De plus, contrairement aux vaccins précédents (y compris la plupart des vaccins en aérosol), ce vaccin ne nécessite qu’une seule administration.
« Compte tenu de la flexibilité d’affichage des antigènes sur le châssis CNP, nous envisageons que notre vaccin inhalé pourrait servir de plate-forme multivalente prometteuse pour lutter contre le COVID-19 et d’autres maladies infectieuses respiratoires. »
