Des chercheurs de l’Université du Minnesota et du Laboratoire d’immunologie virale de New York ont collaboré pour créer un nouveau vaccin contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), formé d’une nanoparticule ressemblant à un virus qui affiche des domaines de liaison aux récepteurs (RBD) de la pointe protéine du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) à sa surface selon un schéma conçu pour induire plus de production d’anticorps.
Étude : Un nouveau vaccin à nanoparticules de type virus protège efficacement le modèle animal de l’infection par le SRAS-CoV-2. Crédit d’image : AnaLysiSStudiO/Shutterstock
Fond
84 % des vaccins COVID-19 actuellement approuvés aux États-Unis sont des vaccins à base de virus : ils contiennent des versions inactivées ou atténuées du virus qui déclenchent la création d’anticorps par le système immunitaire. Ils sont efficaces mais présentent un risque de réactivation, de réaction allergique et d’autres effets secondaires. Les vaccins peuvent afficher une protéine virale qui produira une réponse immunitaire efficace sans contenir le reste du virus pour éviter de tels effets secondaires. Cependant, cela peut entraîner une réaction moindre, car les protéines virales ne sont pas aussi densément positionnées et ne présentent pas le même schéma répétitif que le virus complet.
L’étude
Dans l’étude publiée dans Pathogènes PLOS, les chercheurs ont créé un type de vaccin différent conçu pour imiter l’affichage dense de l’antigène du virus et ses schémas répétitifs pour stimuler la production d’anticorps sans risque d’effets secondaires indésirables. En concevant un échafaudage protéique qui présente plusieurs copies du RBD de la protéine de pointe du SRAS-CoV-2, ils ont créé un vaccin qui induit une multiplication par cinq de la production d’anticorps neutralisants par rapport à un vaccin à base de protéine virale.
Il est apparu au début de la recherche sur le SRAS-CoV-2 qu’un élément clé de la viralité et de la mortalité plus élevées de l’épidémie la plus récente que les autres coronavirus était l’affinité plus élevée de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) du récepteur de surface cellulaire humaine. Le RBD S1 utilise ce récepteur de surface cellulaire pour se lier aux cellules humaines. Il s’est avéré être une cible vaccinale prometteuse – cependant, ce domaine est souvent caché dans le pic pour éviter la réponse immunitaire.
Pour déclencher une réaction immunitaire suffisamment forte pour fournir une immunité fonctionnelle, une lumazine synthase avec une étiquette de protéine A N-terminale a été utilisée comme épine dorsale pour la protéine de type virus, car elle s’assemblait spontanément en une structure utile lorsqu’elle était purifiée. Après avoir confirmé que la sous-unité SARS-CoV-2 S1 (avec une étiquette Fc terminale C) se lierait avec succès à la structure de la lumazine synthase, les scientifiques ont utilisé la chromatographie par filtration sur gel pour purifier le complexe. Ils ont observé que la forme sphérique de la structure restait tandis qu’une surface similaire au SRAS-CoV-2 et aux vaccins précédents à base de nanoparticules se développait. Enfin, l’incubation de ce complexe avec du sérum de souris a montré que non seulement le domaine de la sous-unité S1 se liait toujours à l’ACE2, mais qu’il restait également attaché à la nanoparticule de type virus. Deux versions de vaccin ont été produites – une avec la lumazine synthase produite par des cellules de mammifères et une produite par des cellules bactériennes.
Lors des tests initiaux sur la souris, le nouveau vaccin a stimulé la production de cinq fois plus d’anticorps RBD de la sous-unité S1 et a permis aux sérums de souris d’empêcher plus efficacement l’entrée du virus dans la cellule via la liaison de l’ACE2. Ces résultats ont été observés de manière cohérente au fil du temps, les résultats restant constants aux jours 10, 40 et 70. Lors de tests supplémentaires, les souris vaccinées avec la nanoparticule ressemblant à un virus ont évité les lésions pulmonaires et le syndrome de détresse respiratoire aiguë observés chez les souris vaccinées avec un placebo. Potentiellement plus important, l’efficacité accrue du vaccin pourrait également être observée contre les pseudovirus générés, suggérant qu’il restera efficace contre les variantes de plus en plus dangereuses du SRAS-CoV-2.
Conclusion
Les auteurs espèrent que le vaccin pourra commencer rapidement d’autres tests. L’efficacité accrue contre les variantes du SRAS-CoV-2 par rapport aux vaccins existants pourrait aider à accélérer le rétablissement mondial après la pandémie et à éviter d’autres décès. Cependant, la technique de bio-ingénierie utilisée pour créer la nanoparticule ressemblant à un virus présente certains inconvénients : la balise Fc peut se lier aux récepteurs de certaines cellules immunitaires et affecter l’immunogénicité, et l’attraction entre les balises Fc sur la nanoparticule et les balises protéine A sur le virus les protéines peuvent éventuellement conduire au déplacement des protéines virales. Malgré cela, il a été démontré que le vaccin offre une protection presque totale chez la souris et pourrait devenir un outil puissant contre le COVID-19.