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Vaccin COVID à base de RBD, hautement efficace, à faible coût et conçu par ingénierie moléculaire

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Dans une étude récente publiée sur le site Web de l bioRxiv* Une équipe internationale de chercheurs a mis au point un antigène de deuxième génération du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) (RBD-J6) par ingénierie moléculaire avec deux substitutions d’acides aminés (aa) supplémentaires (mutations S383D et L518D) dans un épitope central cryptique hydrophobe du RBD afin d’améliorer la stabilité et l’expression contre les variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2.

Etude : L'ingénierie moléculaire d'un épitope cryptique dans le Spike RBD améliore la fabricabilité et la portée de la neutralisation contre les variants du SRAS-CoV-2. Crédit image : Design_Cells / ShutterstockÉtude : L’ingénierie moléculaire d’un épitope cryptique dans le Spike RBD améliore la fabricabilité et la largeur de neutralisation contre les variantes du SRAS-CoV-2. Crédit image : Design_Cells / Shutterstock

Il est nécessaire de disposer de vaccins contre le sarbecovirus qui puissent être produits et distribués dans les pays à revenu faible ou intermédiaire. Des vaccins protéiques sous-unitaires ont été fabriqués de manière rentable à grande échelle avec des exigences thermiques pratiques, dont plusieurs vaccins ont démontré une efficacité anti-SARS-CoV-2.

Les auteurs de l’étude ont précédemment réalisé des expériences d’ingénierie moléculaire pour améliorer la production et la stabilité des RBD dans la levure. Ils ont ainsi mis au point une variante modifiée de l’antigène RBD de la protéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 (RBD-J) dont l’immunogénicité et les possibilités de fabrication sont améliorées par rapport à la souche RBD ancestrale (Wuhan-Hu-1).

A propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont élargi leur analyse précédente en effectuant d’autres analyses d’ingénierie moléculaire du RBD modifié du SRAS-CoV-2.

Un patch hydrophobe sur le noyau RBD proximal de l’extrémité C-terminale a été modifié. [reduced or eliminated by mutations] pour améliorer la stabilité, la solubilité et la sécrétion du RBD. Pour l’analyse, 21 substitutions d’aa ont été sélectionnées, qui ont été précédemment signalées comme augmentant l’expression de RBD dans la levure tout en préservant la capacité de liaison de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ACE2). Chacune d’entre elles a été évaluée individuellement. Chaque RBD contenait la mutation L452K, dont il avait été démontré précédemment par les auteurs qu’elle améliorait la stabilité et l’expression des RBD.

Chaque variante de RBD a été transférée dans une levure pour l’évaluation de la sécrétion des RBD. Des combinaisons de trois mutations de l’acide aspartique, y compris les mutations L452K et F490W dans le motif de liaison au récepteur (RBM) de la zone hydrophobe du noyau RBD, ont été évaluées. Les propriétés physiologiques de RBD-J6 et RBD-J ont été comparées. Des expériences de spectroscopie de dichroïsme circulaire (CD) dans l’ultraviolet lointain, de calorimétrie à balayage différentiel (DSC), de diffusion statique de la lumière (SLS), de chromatographie liquide haute performance (HPLC) en phase inverse et d’interférométrie en bicouche (BLI) ont été réalisées.

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La liaison de RBD-J6 à ACE2 et à plusieurs nAbs (anticorps neutralisants) ciblant différents épitopes de RBD a été évaluée. Ensuite, l’équipe a évalué l’augmentation de l’Ab polyclonal dans le RBD-J lié à des souris vaccinées avec le RBD-J6 et la liaison d’Abs sérologiques obtenus à partir de convalescents vaccinés contre le SRAS-CoV-2 Delta VOC et la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) à l’acide ribonucléique messager (ARNm) aux RBD initialement (RBD-J) et ultérieurement (RBD-J6) fabriqués a été évaluée. L’équipe a cherché à savoir si les avantages en termes de fabricabilité et de stabilité obtenus par l’introduction de mutations dans le patch hydrophobe du RBD-J6 profiteraient également aux antigènes RBD contenant des mutations des COV alpha et bêta.

Trois mutations RBD de VoC bêta (K417N, E484K, et N501Y) ont été ajoutées à RBD-J6 (appelé RBD-J6 β ci-après). On a comparé l’immunogénicité des RBD contenant des mutations du COV bêta, initialement et par la suite, conjugués à la VLP (particule de type viral de l’antigène de surface de l’hépatite B) de l’AgHBs. En outre, des souris transgéniques K18-hACE2 (ACE2 humaine) ont reçu par voie intramusculaire, deux fois à trois semaines d’intervalle, soit le conjugué VLP-RBD avec adjuvant alum, soit le vaccin ARNm de Pfizer-BioNTech, afin de déterminer les effets des substitutions d’aa de RBD-J6 sur l’immunogénicité du vaccin artificiel.

Les réponses sérologiques ont été évaluées contre les RBDs du VOC SARS-CoV-2 après deux semaines, cinq semaines et sept semaines de vaccination. Après sept semaines, les souris K18-hACE2 vaccinées avec les RBD-J β et RBD-J6 β ont été confrontées au VOC Alpha ou au VOC Beta. En outre, les titres d’ARN du SRAS-CoV-2 dans les tissus crâniens et pulmonaires des souris ont été déterminés, et la neutralisation du VOC du SRAS-CoV-2 a été évaluée.

Résultats

Le RBD-J6 s’est lié aux sérums des individus convalescents Delta et à tous les anticorps non spécifiques testés, à l’exception des anticorps non spécifiques ciblant l’épitope central de classe IV du RBD (EY6A et CR3022). La modification par patch hydrophobe a permis de tripler les titres de sécrétion de RBD et d’améliorer la stabilité ; cependant, les modifications n’ont pas montré de différences significatives dans l’immunogénicité ou l’antigénicité de RBD.

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Les VLP-RBD conjugués ont induit une immunité à réaction croisée chez les souris contre les VOC du SRAS-CoV-2 tels que l’Alpha et le Beta. Des mutations supplémentaires dans la souche RBD-J6 ont quadruplé la productivité de la souche RBD par rapport à la souche ancestrale RBD, et trois mutations de l’acide aspartique (S383D, R408D et L518D) ont amélioré le plus l’expression de la souche RBD de 60mg/L à 173mg/L. De plus, la souche RBD-J6 a montré une baisse de la productivité de la souche RBD. En outre, RBD-J6 a montré une hydrophobie de surface réduite. La Tm (température de fusion thermique) de RBD-J6 (63°C) était supérieure à celle de RBD-J dans toutes les analyses basées sur la température, ce qui indique une plus grande stabilité conformationnelle et colloïdale de RBD-J6, et le RBD modifié a été déstabilisé par l’aluminium et les adjuvants CpG.

Le statut vaccinal n’a pas modifié l’affinité de liaison des deux RBD modifiés pour l’ACE2, les sérums des convalescents Delta et les anticorps naturels testés. Le RBD-J6 β a également montré une liaison à l’ACE2 similaire à celle du RBD-J6, et aucune augmentation de la liaison à l’ACE2 n’a été notée en ajoutant les mutations Alpha et Beta du RBD VOC. Le taux d’ARN du SRAS-CoV-2 était inférieur de 30 % dans le cerveau et les poumons des souris en cas d’expression de RBD-J6 β par rapport à l’expression de RBD-J6, et les poumons présentaient une inflammation moindre après le défi de l’Alpha VOC ou du Beta VOC. Les pouvoirs de neutralisation croisée du conjugué VLP – RBD-J6 β et du vaccin à ARNm COVID-19 de Pfizer étaient comparables.

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence l’utilisation potentielle du RBD-J6 pour améliorer le développement de vaccins sous-unitaires à base de RBD, avec une meilleure manufacturabilité, une meilleure stabilité et un meilleur accès aux nations à revenus faibles et moyens.

*Avis important

bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et qui, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, ni guider la pratique clinique/le comportement en matière de santé, ni être traités comme des informations établies.