Folosind o schemă pe bază de ADN care poartă proteine virale, cercetătorii au creat un vaccin care provoacă un răspuns puternic al anticorpilor împotriva SARS-CoV-2, virusul care provoacă Covid-19.
Universităţile MIT şi Harvard au creat un vaccin care poate induce un răspuns puternic al anticorpilor împotriva SARS-CoV-2, utilizând o particulă virală de transmitere a virusului făcută din ADN.
Vaccinul, care a fost testat pe şoareci, constă într-o schemă de ADN care poartă mai multe copii ale unui antigen viral.
Acest tip de vaccin, cunoscut sub numele de vaccin cu particule, imită structura unui virus.
Majoritatea lucrărilor anterioare privind vaccinurile cu particule s-au bazat pe scheletele proteice, dar proteinele utilizate în aceste vaccinuri tind să genereze un răspuns imunitar inutil care poate distrage atenţia sistemului imunitar de la ţintă.
În studiul efectuat pe şoareci, cercetătorii au descoperit că platforma de ADN nu induce un răspuns imunitar, permiţând sistemului imunitar să-şi concentreze răspunsul anticorpilor asupra antigenului ţintă.
„Am constatat în această lucrare, că ADN-ul nu provoacă anticorpi care ar putea distrage atenţia de la proteina de interes", spune Mark Bathe, profesor de inginerie biologică la MIT.
Celulele B şi sistemul imunitar sunt complet antrenate de acest antigen ţintă ceea ce face ca sistemul imunitar să fie concentrat pe antigenul de interes.
Această abordare, care stimulează puternic celulele B (celulele care produc anticorpi), ar putea facilita dezvoltarea de vaccinuri împotriva virusurilor care au fost dificil de ţintit, inclusiv HIV şi gripa, precum şi SARS-CoV-2, spun cercetătorii.
Spre deosebire de celulele T, care sunt stimulate de alte tipuri de vaccinuri, aceste celule B pot persista timp de zeci de ani, oferind protecţie pe termen lung.
Oamenii de ştiinţă sunt acum interesaţi să vadă dacă pot învăţa sistemul imunitar să ofere niveluri mai ridicate de imunitate împotriva agenţilor patogeni care rezistă la abordările convenţionale de vaccinare, cum ar fi gripa, HIV şi SARS-CoV-2.
„Această idee de decuplare a răspunsului împotriva antigenului ţintă de platforma în sine este un truc imunologic potenţial puternic pe care îl putem folosi acum pentru a ajuta aceste decizii de direcţionare imunologică să se îndrepte într-o direcţie mai bine focalizată", spune Daniel Lingwood, profesor asociat la facultatea de medicină a universităţii Harvard şi cercetător principal la Institutul Ragon.
Cercetarea a fost publicată marţi în revista Nature Communications.
Imitarea virusurilor
Vaccinurile cu particule constau, de obicei, dintr-o nanoparticulă proteică, cu o structură similară cu cea a unui virus, care poate transporta mai multe copii ale unui antigen viral.
Această densitate mare de antigene poate duce la un răspuns imunitar mai puternic decât vaccinurile tradiţionale, deoarece organismul le vede ca fiind similare cu un virus real.
Vaccinurile cu particule au fost dezvoltate pentru o mică parte dintre agenţii patogeni, inclusiv hepatita B şi virusul papiloma uman, iar un vaccin cu particule pentru SARS-CoV-2 a fost aprobat pentru utilizare în Coreea de Sud.
Aceste vaccinuri sunt deosebit de bune la activarea celulelor B, care produc anticorpi specifici antigenului vaccinal.
„Vaccinurile cu particule sunt de mare interes pentru mulţi dintre cei din imunologie, deoarece acestea oferă o imunitate umorală robustă, care este o imunitate bazată pe anticorpi, şi se diferenţiază de imunitatea bazată pe celule T pe care vaccinurile cu ARN mesager (ARNm) par să o provoace mai puternic", scriu autorii în studiul lor.
Cu toate acestea, un potenţial dezavantaj al acestui tip de vaccin este faptul că proteinele utilizate pentru platforma de vaccinare stimulează adesea organismul să producă anticorpi care vizează platforma, ceea ce poate distrage atenţia sistemului imunitar şi îl poate împiedica să lanseze un răspuns atât de puternic pe cât s-ar dori.
„Pentru a neutraliza virusul SARS-CoV-2, este nevoie de un vaccin care să genereze anticorpi îndreptaţi spre porţiunea domeniului de legare a receptorului din proteina spike a virusului", explică prof Bathe.
„Când afişezi asta pe o particulă pe bază de proteină, se întâmplă că sistemul imunitar recunoaşte nu numai acea proteină a domeniului de legare a receptorului, ci şi toate celelalte proteine care sunt irelevante pentru răspunsul imunitar pe care încerci să îl declanşezi".
Un alt dezavantaj potenţial este că, dacă aceeaşi persoană primeşte mai mult de un vaccin purtat de aceeaşi schemă proteică, de exemplu, SARS-CoV-2 şi apoi gripă, sistemul său imunitar ar răspunde probabil imediat la schemă proteică, fiind deja pregătit să reacţioneze la aceasta.
Acest lucru ar putea slăbi răspunsul imunitar la antigenul purtat de cel de-al doilea vaccin.
„Dacă dorim să aplicăm acea particulă bazată pe proteine pentru a imuniza împotriva unui virus diferit, cum ar fi gripa, atunci sistemul imunitar poate fi dependent de platforma proteică de bază pe care l-a văzut deja şi faţă de care a dezvoltat un răspuns imunitar", explică Bathe.
Asta poate diminua ipotetic calitatea răspunsului anticorpilor pentru antigenul real de interes.
Ca o alternativă, laboratorul lui Bathe a dezvoltat scheletele realizate cu ajutorul ADN origami, o metodă care oferă un control precis asupra structurii ADN-ului sintetic şi permite cercetătorilor să ataşeze o varietate de molecule, cum ar fi antigenii virali, în locuri specifice.
Într-un studiu din 2020, Bathe şi Darrell Irvine, profesor de inginerie biologică şi de ştiinţa şi ingineria materialelor la MIT, au arătat că o platformă ADN care poartă 30 de copii ale unui antigen HIV ar putea genera un răspuns puternic al anticorpilor în celulele B cultivate în laborator.
Acest tip de structură este optimă pentru activarea celulelor B, deoarece imită îndeaproape structura virusurilor de dimensiuni nanometrice, care prezintă multe copii ale proteinelor virale pe suprafeţele lor.
„Această abordare se bazează pe un principiu fundamental în recunoaşterea antigenului de către celulele B, şi anume că, dacă avem o afişare a configuraţiei antigenului, aceasta promovează răspunsurile celulelor B şi oferă o cantitate şi o calitate mai bună a producţiei de anticorpi", spune Lingwood.
„Tăcut" din punct de vedere imunologic
În noul studiu, cercetătorii au înlocuit un antigen constând în proteina de legare a receptorului de proteina spike din tulpina originală a SARS-CoV-2.
Când au administrat vaccinul la şoareci, au constatat că aceştia au generat niveluri ridicate de anticorpi împotriva proteinei spike, dar nu au generat niciunul împotriva splatformei ADN.
În schimb, un vaccin bazat pe platformă ce conţine o proteină numită feritină, acoperită cu antigeni SARS-CoV-2, a generat mulţi anticorpi împotriva feritinei, precum şi împotriva SARS-CoV-2.
„Nanoparticula de ADN în sine este tăcută din punct de vedere imunogen", spune Lingwood.
„Dacă folosim o platformă bazată pe proteine, obţinem răspunsuri la fel de ridicate la un titru mai mare de anticorpi, atât la platformă şi la antigenul de interes, iar acest lucru poate complica utilizarea repetată a platformei respective, deoarece se poate dezvolta o memorie imunitară de mare afinitate împotriva acesteia", notează el.
Reducerea acestor efecte în afara ţintei ar putea, de asemenea, să îi ajute pe oamenii de ştiinţă să atingă obiectivul de a dezvolta un vaccin care să inducă anticorpi cu arie largă de neutralizare împotriva oricărei variante de SARS-CoV-2 sau chiar împotriva tuturor sarbecovirusurilor, subgenul de virus care include SARS-CoV-2, precum şi virusurile care provoacă SARS şi MERS.
În acest scop, cercetătorii explorează acum dacă o platformă de ADN cu mai multe antigene virale diferite ataşate ar putea induce anticorpi neutralizanţi cu arie largă împotriva SARS-CoV-2 şi a virusurilor înrudite.
