Le vaccin à base de nanoparticules SARS-CoV-2 RBD administré par voie intranasale offre une protection contre la pathologie pulmonaire et la charge virale

Dans une étude récente publiée dans Rapports scientifiquesdes chercheurs travaillant à l’Ohio State University aux États-Unis d’Amérique (USA) ont mis au point un vaccin sous-unitaire intranasal.

Nommé NARUVAX-C19/Nano, le vaccin est basé sur le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine de pointe (S) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) piégée dans des nanoparticules de chitosan conjuguées au mannose (NP) .

Comme adjuvant, ils ont ajouté un agoniste du récepteur de type péage 9 (TLR-9), CpG55.2, dans ce vaccin pour faciliter le déclenchement de réponses immunitaires cellulaires. Ensuite, ils ont testé NARUVAX-C19/Nano pour son immunogénicité, son efficacité et sa capacité à prévenir la transmission des animaux vaccinés aux animaux naïfs.

Arrière-plan

Sur 368 candidats vaccins contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) développés pendant la pandémie, seuls 170 ont atteint les essais cliniques sur l’homme.

Par la suite, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a qualifié 11 vaccins basés sur diverses plateformes technologiques, par exemple l’acide ribonucléique messager (ARNm), les plateformes inactivées, les vecteurs viraux et les sous-unités protéiques. Sur ces 11 vaccins, huit avaient une administration par voie muqueuse, dont deux étaient des vaccins sous-unitaires, tandis que les autres étaient des vaccins à base de vecteurs viraux.

Bien que la vaccination ait empêché des vagues supplémentaires de maladie, l’avènement de virus échappant à l’immunité a soulevé le besoin de nouvelles approches vaccinales COVID-19, en particulier celles qui suscitent une immunité muqueuse améliorée.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont utilisé la méthode de gélification ionique standard pour préparer la formulation de vaccin NP à base de SARS-CoV-2 S-RBD en utilisant des nanoparticules de chitosan conjuguées au mannose, lyophilisées et stockées à -20 ° C jusqu’à utilisation. Ils ont utilisé un vaccin intramusculaire RBD avec adjuvant d’alun (hydroxyde d’aluminium) à titre de comparaison. L’équipe a utilisé la spectroscopie dynamique de diffusion de la lumière (DLS)corrélation de photons pour évaluer la distribution granulométrique et le diamètre moyen des formulations de NP.

Les chercheurs ont immunisé des souris BALB/c femelles âgées de quatre à six semaines par voie intranasale avec des formulations de vaccin NP, uniquement l’antigène S-RBD et une solution saline tampon phosphate (PBS) sous anesthésie à des intervalles de 21 jours. Cependant, ils ont administré le vaccin RBD-Alum par voie intramusculaire. Ils ont prélevé des échantillons de sang des animaux de test 21 jours après l’amorçage et le rappel pour évaluer l’immunoglobuline sécrétoire A (IgA), IgG1 et IgG2a, RBD-angiotensine-converting enzyme 2 (ACE2 ) anticorps bloquants et titres d’anticorps neutralisants du SRAS-CoV-2 (nAb) via un dosage immuno-enzymatique (ELISA).

De plus, ils ont déterminé l’immunité cellulaire suscitée en mesurant la production de cytokines dans les splénocytes de souris, présentée comme la différence (Δ) des concentrations de cytokines dans les échantillons avec et sans stimulation RBD (5 µg).

Ensuite, les chercheurs ont utilisé jusqu’à huit semaines de hamsters syriens (tous mâles) pour l’essai de ce vaccin. Ils ont immunisé des animaux de test, six par groupe, avec le vaccin NP et le vaccin NP-CpG (5 µg/dose) par voie intranasale sous anesthésie deux fois à 21 jours d’intervalle.

Ils ont provoqué des hamsters par voie intranasale avec le SRAS-CoV-2 (dosage 1 × 104 dose infectieuse de culture tissulaire à 50 % (TCID₅₀)/100 µL) sous anesthésie 21 jours après le rappel. Ils ont surveillé les animaux pendant sept jours après l’infection (pi). Enfin, les jours 3 et 7 pi, ils ont euthanasié trois des six animaux de chaque groupe pour prélever leurs cornets nasaux et leurs échantillons pulmonaires.

Résultats

La taille médiane des NP de chitosane conjugué au mannose piégé par RBD était de 290 ± 18 nm, le taux d’absorption de RBD dans les NP étant de 66,8 %. La microscopie électronique à balayage (SEM) a montré que les particules de NP étaient sphériques.

Une ou deux doses de NP-vaccin administré par voie intranasale ont induit des sIgA spécifiques du RBD détectables dans le sérum et les poumons des souris par rapport aux témoins, y compris le groupe S-RBD uniquement. Au contraire, sa dose de rappel n’a augmenté ces anticorps dans aucun groupe.

Alors qu’une deuxième dose de vaccin S-RBD avec adjuvant d’alun administré par voie intramusculaire a suscité des IgG, IgG1, IgG2a spécifiques à RBD ainsi que des anticorps bloquant RBD-ACE2 et neutralisant le SRAS-CoV-2, le vaccin NP administré par voie intranasale n’a pas induit de niveaux détectables de l’un d’eux dans le sérum. Au lieu de cela, il a induit des cellules auxiliaires de type 1 T (Th1) qui ont sécrété de l’interféron-gamma (IFN-γ), de l’interleukine-2 (IL-2) et du facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) en réponse à la stimulation RBD. Cependant, seuls les vaccins NP-CpG administrés par voie intranasale ont induit des réponses immunitaires rappelant l’IL-17.

Même s’il n’a pas déclenché d’anticorps sériques neutralisants, le vaccin NP a fourni une protection adéquate contre l’infection par le SRAS-CoV-2 chez les hamsters vaccinés. Il a réduit la charge virale dans les voies respiratoires supérieures et inférieures (URT et LRT) et les lésions pulmonaires, probablement en déclenchant une immunité anti-RBD sIgA et T.

Notamment, l’immunité cellulaire induite par le vaccin NP a fourni l’efficacité la plus protectrice.

L’ajout de CpG55.2 comme adjuvant dans le vaccin NP a induit une production accrue d’IL-17 ; cependant, cela ne s’est pas traduit par une efficacité accrue du vaccin. Les études futures devraient évaluer les risques et les avantages potentiels de l’induction de l’IL-17 avec le vaccin NP-CpG.

L’alun est un adjuvant fortement biaisé en Th2 et n’augmente pas les titres de nAb par rapport à l’immunisation avec l’antigène seul. Ainsi, le vaccin S-RBD avec adjuvant d’alun administré par voie intramusculaire n’a pas réussi à protéger contre l’infection par le SRAS-CoV-2 malgré l’induction de réponses immunitaires systémiques humorales et cellulaires Th2.

Jusqu’à présent, la charge de SARS-CoV-2 dans l’URT est le proxy le plus approprié pour le risque de transmission, même si plusieurs facteurs contribuent à un risque de transmission accru.

Les hamsters immunisés contre le NP avaient des titres viraux significativement plus faibles dans les cornets nasaux et les écouvillons oropharyngés que les témoins ; cependant, une fois infectés, ces animaux ont transmis le virus à des animaux naïfs en contact direct.

conclusion

À l’avenir, les chercheurs ont l’intention d’étudier l’efficacité de NARUVAX-C19/Nano dans Omicron à la lumière des preuves suggérant que les vaccins COVID-19 actuels administrés par voie intramusculaire offrent une protection sous-optimale contre Omicron.

Ils ont également recommandé que de futures études étudient comment des modifications de la formulation du vaccin NP pourraient augmenter son immunogénicité systémique et son efficacité protectrice. Il est réalisable en augmentant l’efficacité de l’incorporation de l’antigène S-RBD.

Des études pourraient également explorer d’autres stratégies pour améliorer l’efficacité de la vaccination contre les NP; par exemple, en l’utilisant comme rappel muqueux administré par voie intranasale après l’administration intramusculaire d’un vaccin sous-unitaire protéique NARUVAX-C19. De même, le chargement du vaccin NP avec un trimère de pointe complet pourrait être une intervention réalisable.