Dans une étude récente publiée dans Communication Natureles chercheurs ont développé un nouveau candidat vaccin intranasal, DelNS1-RBD4N-DAF, pour la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Ce vaccin vivant à base de vecteur du virus de la grippe atténué (VVAI) ne possédait pas le gène de la protéine non structurelle 1 (NS1), mais exprimait le domaine de liaison au récepteur (RBD) du pic du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) (S) glycoprotéine.
Étude: Un vaccin à vecteur intranasal contre le virus de la grippe empêche la réplication du SRAS-CoV-2 dans les tissus respiratoires des souris et des hamsters. Crédit d’image : OrpheusFX/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
Tous les vaccins COVID-19 actuels, y compris les vaccins à acide ribonucléique messager (ARNm) et à vecteur adénoviral, empêchent la progression vers une maladie grave et le décès après l’infection. Cependant, la mesure dans laquelle ils induisent une immunité dans les voies respiratoires supérieures (URT) est moins claire, là où l’infection par le SRAS-CoV-2 commence.
De nombreuses personnes, y compris les personnes vaccinées, contractent fréquemment des infections percées, ce qui soulève le besoin d’approches vaccinales alternatives qui pourraient renforcer l’immunité muqueuse dans les voies respiratoires supérieures (URT).
Étant donné que le SRAS-CoV-2 continuera de co-circuler avec les virus respiratoires saisonniers, par exemple le virus de la grippe, un vaccin à double fonction pour les deux pourrait être plus adapté aux personnes du monde entier.
Il sera rentable et fonctionnera comme une stratégie d’atténuation post-pandémique efficace pour réduire la circulation du SRAS-CoV-2 et éventuellement mettre fin aux épidémies annuelles. Ainsi, dans la prochaine phase de développement du vaccin COVID-19, l’amélioration de l’immunité URT serait un objectif clé.
Le virus de la grippe n’a pas été utilisé comme vecteur vaccinal, en partie à cause de son génome segmenté et compact. Cependant, après avoir découvert des mutations adaptatives dans les virus de la grippe à suppression NS1 (DelNS1), il est devenu possible de les répliquer dans des œufs de poule embryonnés et des lignées cellulaires de mammifères de rein canin Madin-Darby (MDCK). Il a ouvert la voie au développement de nouveaux virus vivants atténués de la grippe (VVAI) luttant contre les virus respiratoires.
L’administration intranasale de DelNS1-RBD4N-DAF LAIV a imité l’infection naturelle par le virus de la grippe et a délivré le SARS-CoV-2 RBD (antigène) à l’URT.
Les essais cliniques de phase I/II ont montré que le virus mutant délété de NS1 (DelNS1) était un excellent immunogène pour déclencher l’immunité de l’hôte et était extrêmement sûr pour un usage humain. De plus, il a induit des niveaux élevés d’interféron β dans les cellules infectées et pourrait donc également servir d’adjuvant pour améliorer la réponse immunitaire contre le SRAS-CoV-2.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont d’abord testé si l’inclusion du facteur d’accélération de la décomposition (DAF), un gène d’une protéine ancrée à la membrane, améliorait les réponses immunitaires au domaine de liaison au récepteur (RBD) chez les souris amorcées par DelNS1-RBD-DAF LAIVs.
Ainsi, ils ont mesuré les immunoglobulines anti-RBD totales six semaines après la primovaccination et leur potentiel de neutralisation contre un pseudovirus exprimant la protéine S du SARS-CoV-2.
Ensuite, ils ont construit un RBD avec la substitution de quatre résidus, à savoir, A372T, G413N, D428N et P521N, en dehors du motif de liaison au récepteur (RBM) pour les cibler pour la N-glycosylation (4N).
Ils ont émis l’hypothèse que la protection des épitopes concurrents de l’enzyme de conversion non-angiotensine 2 (ACE2) nichés à l’extérieur du RBM pourrait aider à mieux présenter les épitopes RBM.
Cela a aidé les chercheurs à évaluer les réponses immunitaires à RBD et RBD4N chez les souris déclenchées par le système vaccinal DelNS1-RBD-DAF LAIV. Ils ont vacciné les animaux de test par voie intranasale avec les LAIV DelNS1-RBD4N-DAF ou DelNS1-RBD-DAF, le vecteur DelNS1 ou leurs versions bêta ou delta.
Ensuite, ils ont mesuré la réponse totale des anticorps au RBD du virus de type sauvage (WT) et de la lignée A. En outre, ils ont utilisé un dosage immuno-enzymatique (ELISA) et des dosages de pseudovirus pour mesurer l’activité neutralisante, respectivement.
Enfin, les chercheurs ont comparé l’immunogénicité des Beta4N-, Delta4N- et Omi4N-DAF avec le vaccin à ARNm chez les animaux. À cette fin, ils ont mesuré l’immunoglobuline A anti-RBD (IgA) dans le liquide de lavage bronchoalvéolaire (BAL) prélevé sur des souris vaccinées.
De plus, ils ont mesuré les réponses des lymphocytes T en phase aiguë dans les poumons et la rate de souris dix jours après la vaccination de rappel. Ils ont vacciné ces animaux avec deux doses de vecteur DelNS1 ou DelNS1-RBD4N-DAF contenant des RBD Delta ou Omicron à un intervalle de quatre semaines.
En bref, l’équipe a analysé les réponses immunitaires et la protection contre le défi SARS-CoV-2 vivant après l’administration intranasale de vaccins DelNS1-RBD4N-DAF chez la souris.
Étant donné que les hamsters sont plus sensibles à l’infection par le SRAS-CoV-2, ils constituent un meilleur modèle animal pour simuler les manifestations cliniques et pathologiques du COVID-19 chez l’homme.
Ainsi, l’équipe a comparé les résultats obtenus dans le modèle de souris avec l’induction d’anticorps chez les hamsters après une immunisation de rappel avec des vaccins intramusculaires à ARNm BNT162b2 ou intranasaux DelNS1-RBD4N-DAF.
Résultats
Dans les modèles animaux, le système de vecteur LAIV exprimant le SARS-CoV-2 RBD à partir du site de délétion NS1 (DelNS1-RBD) a efficacement stimulé les réponses immunitaires systémiques et muqueuses.
La fusion du SARS-CoV-2 RBD à un court peptide couvrant les domaines transmembranaires et cytoplasmiques du DAF a assuré qu’il était traité et présenté sur la surface cellulaire des cellules infectées par le DelNS1-RBD-DAF LAIV.
Son inclusion pour la présentation de la surface cellulaire et la glycosylation sélective d’épitopes concurrents non-ACE2 dans le nouveau vecteur DelNS1-RBD4N-DAF LAIV a encore amélioré son immunogénicité.
Western blot a confirmé une augmentation des poids moléculaires du RBD où les chercheurs ont remplacé les résidus pour favoriser la N-glycosylation. Curieusement, la N-glycosylation a également augmenté l’expression de RBD dans les lignées cellulaires de mammifères, par exemple les cellules MDCK.
Ainsi, alors que le DAF optimisait l’expression du RBD à la surface cellulaire, l’introduction de quatre sites de N-glycosylation protégeait les épitopes à l’extérieur du RBM et encourageait la génération de nAbs spécifiques aux épitopes concurrents de l’ACE2.
Les RBD SARS-CoV-2 Beta et Delta appelés Beta4N et Delta4N ont induit des niveaux de nAb plus élevés que les RBD sans modifications 4N. Les tests de neutralisation ont montré des réponses nAb améliorées contre les pseudovirus exprimant les protéines Beta, Delta et Omicron BA.1 S.
Comme prévu, l’administration intranasale du vaccin DelNS1-RBD4N-DAF a déclenché une plus grande réponse des lymphocytes T dans les poumons que dans la rate des souris vaccinées, renforçant la spécificité de la vaccination intranasale à l’URT.
Au cours de la provocation SARS-CoV-2 en direct, l’immunisation avec les LAIV DelNS1-RBD4N-DAF à base de Delta ou Omicron RBD a empêché la perte de poids corporel chez les souris et protégé leurs tissus pulmonaires, le virus étant indétectable entre les jours deux et quatre après l’inoculation avec une souris -souche adaptée (MA) du sous-variant Omicron BA.1.
Chez les hamsters, tous les schémas de vaccination ont déclenché des niveaux similaires d’anticorps anti-RBD, en particulier celui de la souche ancestrale SARS-CoV-2 appartenant à la lignée A. A l’inverse, deux doses du vaccin Omi4N-DAF n’ont pas induit de niveaux marqués d’anticorps neutralisants ( nAbs) contre les sous-variantes Omicron BA.1 et BA.2.
Notamment, le vaccin DelNS1-RBD4N-DAF LAIV, mais pas le BNT162b2, a empêché la réplication des variantes du SRAS-CoV-2, y compris Delta et Omicron BA.2, dans les tissus respiratoires, et a fourni une immunité presque stérilisante contre l’infection par le SRAS-CoV-2 chez le hamster.
conclusion
Le vaccin candidat nouvellement développé DelNS1-RBD4N-DAF LAIV a remarquablement induit une immunité dans l’URT pour prévenir la maladie et la réplication virale, un attribut jugé nécessaire dans les vaccins COVID-19 de nouvelle génération.
À l’avenir, il pourrait servir de vaccin bifonctionnel pour lutter contre la grippe et les épidémies annuelles de SRAS-CoV-2. Cependant, ce système vaccinal mérite une évaluation plus approfondie dans des essais cliniques avant d’être utilisé comme vaccination annuelle chez l’homme.
