Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-Cov-2) est le virus responsable de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), qui a été déclarée pandémie par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) en mars 2020.
En avril 2022, le nombre mondial d’infections était estimé à 500 millions et un total de plus de 6,1 millions de décès associés au COVID-19 ont été enregistrés.
Bien que des vaccins COVID-19 efficaces aient été rapidement produits et mis en œuvre, le taux de nouvelles variantes a augmenté la demande de mises à jour des formules de vaccins.
Sommaire
Arrière-plan
La production de quantités substantielles de protéines SARS-CoV-2 S stables et de haute qualité est essentielle pour le développement de vaccins à base de virosomal. La production de protéine S pleine longueur a été rapportée en utilisant une variété de systèmes d’expression, dont la majeure partie est basée sur des cellules de mammifères. Le système de vecteur d’expression cellule-baculovirus d’insecte (IC-BEVS) est une option viable car il est largement considéré comme une plate-forme de fabrication évolutive et à faible coût.
L’étude
Dans une étude récente publiée dans Pharmaciedifférents peptides signal, vecteurs de transfert de baculovirus, lignées cellulaires, techniques d’infection et tampons de formulation ont été étudiés dans le but de construire un bioprocessus évolutif pour générer une protéine S de haute qualité à incorporer dans un candidat vaccin COVID-19 à base de virosome.
La stabilité, l’état oligomérique et la capacité de liaison de la protéine générée au récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et aux anticorps SARS-CoV-2 neutralisants sélectionnés ont tous été évalués en profondeur. La protéine S était également liée de manière covalente à un lipide de la chimie du clic dans la membrane virosomale par l’intermédiaire de son étiquette polyhistidine (His).
Résultat de l’étude
La méthode d’infection la plus adéquate a été identifiée via l’infection de cellules sf-9 à une concentration cellulaire à l’infection (CCI) de 1 et 2 x 106 cellule/mL avec baculovirus recombinant rBac avec une multiplicité d’infection (MOI) de 0,1 et 1 pfu/cellule, et des flacons d’agitation à petite échelle (SF) ont été utilisés pour examiner la croissance et la cinétique d’expression de la protéine S. Suite à l’infection, les profils traditionnels de la viabilité et de la croissance des cellules d’insectes ont été observés. CCI = 2 x 106 cellule/mL et MOI = 1 pfu/cellule ont produit les titres de protéine S les plus élevés et les taux de production spécifiques.
Les auteurs ont exploré trois peptides signal différents, qui comprenaient la mélittine d’abeille domestique (BVM) (rBac 1), le rBac gp67 (rBac 2) et le peptide signal de la protéine S de la souche SARS-CoV-2 d’origine (rBac 3). Des cellules d’insectes Sf-9 ont été infectées à CCI = 2 × 106 cellule/mL avec chaque rBac à MOI = 1 pfu/cellule, et le SF à petite échelle a été utilisé pour examiner la cinétique d’expression et la croissance de la protéine S.
Après l’infection, les auteurs ont découvert des profils traditionnels de viabilité et de croissance des cellules d’insectes, les échantillons infectés par rBac 1 étant les seuls à avoir la protéine S détectée par Western blot, par conséquent, des constructions de baculovirus contenant la séquence signal BVM ont été utilisées dans de futures analyses.
Pour tous les sites de glycanes liés à N déjà identifiés dans la littérature actuelle, la protéine S purifiée a été analysée par chromatographie liquide-spectrométrie de masse (LC-MS) pour déterminer la glycosylation spécifique au site et la composition des glycanes. Aux sites de glycosylation N 68_81, N172, N241 et N1081, une combinaison de glycanes riches en mannose et de type complexe/paucimannose a été découverte ; les 15 sites restants étaient dominés par des glycanes transformés de type complexe.
La chromatographie d’exclusion de taille par chromatographie liquide haute performance (HPLC-SEC) et la fluorimétrie différentielle à balayage (DFS) ont été utilisées pour examiner la durabilité de stockage à moyen terme de la protéine S isolée. Lorsqu’elle est conservée à 80 °C et 4 °C ou après 5 cycles de congélation-décongélation, l’analyse HPLC-SEC a montré un seul pic dans toutes les conditions testées, ce qui implique que la structure du trimère de la protéine S est maintenue jusqu’à 90 jours. La durabilité de la protéine S a été corroborée par les données DSF, qui ont révélé une différence mineure dans les températures de fusion de la protéine S dans toutes les circonstances étudiées.
La chimie du clic dibenzocyclooctyne- (DBCO-)azide a été utilisée pour lier de manière covalente les virosomes à la protéine S purifiée, et un dosage immuno-enzymatique (ELISA) a été utilisé pour détecter la protéine S sur les virosomes par le biais d’épitopes exposés et de la liaison ACE2. La protéine S à l’extérieur des virosomes a la capacité de se fixer au récepteur ACE2 et est également reconnue par CR3022 et tous les anticorps neutralisants testés contre divers clusters d’épitopes, selon les résultats.
Conséquences
Cette recherche montre qu’un système de vecteur d’expression cellules d’insectes-baculovirus peut être utilisé pour créer une protéine SARS-CoV-2 S de haute qualité pour la mise en œuvre dans un candidat vaccin COVID-19 à base de virosome. Les auteurs affirment que l’approche d’ingénierie des bioprocédés utilisée ici leur a permis de produire 4 mg/L de protéine S pleine longueur, ce qui est la plus grande valeur obtenue à ce jour en utilisant des cellules d’insectes.
De plus, la protéine S produite à partir de cellules d’insectes Sf-9 a montré un traitement des glycanes identique aux cellules de mammifères et une durabilité de stockage à moyen terme. De plus, même après un mois de stockage à 4 °C, la protéine S à l’extérieur des virosomes avait la capacité de se lier au récepteur ACE2 et était reconnue par une large gamme d’anticorps neutralisants. Des enquêtes sur l’immunogénicité et la sécurité-toxicologie dans des modèles animaux appropriés doivent être menées pour vérifier que ces particules sont des candidats vaccins contre la COVID-19.
