Die rasche Ausbreitung des schweren akuten respiratorischen Syndroms Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) führte zur Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19), die bis heute weltweit mehr als 6,4 Millionen Todesopfer gefordert hat.
Das Auftauchen neuer SARS-CoV-2-Varianten aufgrund der Entwicklung genomischer Mutationen hat die Pandemie verlängert. Die besorgniserregenden Varianten von Delta und Omicron (VOCs) können beispielsweise dem Immunschutz entgehen, der sowohl durch die COVID-19-Impfung als auch durch eine natürliche Infektion hervorgerufen wird.
Lernen: Monovalente und trivalente VSV-basierte COVID-19-Impfstoffe lösen starke neutralisierende Antikörper und immundominante CD8+-T-Zellen gegen verschiedene SARS-CoV-2-Varianten aus. Bildnachweis: Alberto Andrei Rosu / Shutterstock.com
Hintergrund
Alle derzeit verfügbaren COVID-19-Impfstoffe basieren auf dem Spike-Protein des ursprünglichen SARS-CoV-2-Stamms. Aufgrund der reduzierten Wirksamkeit von COVID-19-Impfstoffen gegen aktuelle SARS-CoV-2-Varianten besteht ein dringender Bedarf an effizienten, sicheren und kostengünstigen Impfstoffen, die in der Lage sind, die menschliche Bevölkerung vor neuen Varianten zu schützen.
Das Virus der vesikulären Stomatitis (VSV) gehört zur Familie der Rhabdoviridae, die effektiv verwendet wurde, um Antigene auf ihrer Oberfläche zu exprimieren. VSV ist eine sichere Impfstoffplattform, die entweder allein oder in Kombination mit oder als Ersatz für das VSV-Hüllglykoprotein verwendet wird, um einen immunogenen Impfstoffvektor zu entwickeln. Der immunogene Vektor löst eine Immunantwort in der Schleimhaut aus.
Im Vergleich zu anderen viralen Vektorplattformen wie Adenoviren infiziert VSV selten Menschen; daher ist die vorbestehende Seropositivität in der menschlichen Bevölkerung gering. Dies ist vorteilhaft, da es die Wirkung der Anti-Vektor-Immunität wesentlich reduziert, was eine Behinderung einer wiederholten Auffrischimpfung verursachen kann.
Ein weiterer Vorteil der VSV-Plattform besteht darin, dass sie eine abgeschwächte Replikation aufrechterhalten kann, was eine Antigenpräsentation über einen langen Zeitraum ermöglicht und die Anforderungen an die Impfstoffdosis minimiert. Darüber hinaus reduziert dieser Impfstoffansatz die Kosten der Impfstoffherstellung im Vergleich zu anderen Impfstoffvektoren.
Ervebo ist ein rekombinanter VSV (rVSV)-Impfstoff, der gegen das Ebola-Virus entwickelt wurde und als erster seiner Art von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassen wurde. Während der COVID-19-Pandemie wandten sich viele Wissenschaftler an die rVSV-Impfstoffplattform, um potenzielle COVID-19-Impfstoffe zu entwickeln.
Frühere Studien haben über die Entwicklung von SARS-CoV-2-spezifischen rVSV-Impfstoffen berichtet, die auf dem angestammten SARS-CoV-2-Spike-Protein basieren, das Spike-spezifische T-Zell-Antworten und neutralisierende Antikörper (nAbs) auslöst. Darüber hinaus haben In-vivo-Experimente gezeigt, dass dieser Impfstoff Tiere wirksam vor einer schweren Infektion schützen kann, die durch den ursprünglichen SARS-CoV-2-Stamm verursacht wird, und eine schnelle Virusclearance hervorruft.
Über das Studium
Eine neue Studie veröffentlicht auf der bioRxiv* Preprint-Server diskutiert die Entwicklung von rVSV-COVID-19-Impfstoffen und bestimmt ihre Wirksamkeit gegen den ursprünglichen SARS-CoV-2-Stamm sowie die Beta-, Delta- und Omicron-Varianten.
Die rVSV-SARS-CoV-2-Varianten-Impfstoffe wurden gegen die Beta- und Delta-Varianten konstruiert. Dazu wurden die Mutationen dieser Varianten in das humane Codon-optimierte Spike (SF)-Protein voller Länge von SARS-CoV-2 eingebaut.
Die Wissenschaftler führten auch das Honigbienen-Melittin-Signalpeptid (msp) ein, um den SF-Aminoterminus und die VSV-G-Protein-Transmembrandomäne zu ersetzen. In ähnlicher Weise ersetzte der zytoplasmatische Schwanz (Gtc) den SF-Carboxyterminus.
Der neu entwickelte rVSV-Beta-Impfstoff enthielt mehrere Mutationen, darunter E484K, K417N und N501Y in der Rezeptorbindungsdomäne (RBD) von Codon-optimiertem SF. In ähnlicher Weise enthielt der rVSV-Delta-Impfstoff zwei Aminosäureänderungen bei F157 und R158 sowie neun Aminosäureänderungen, einschließlich A222V, D614G, E156G, P681R, G142D, T95I, L452R, D950N und T478K im Codon-optimierten SF . Die Wissenschaftler erzeugten auch synthetisch SF-Gene mit Mutationen und bauten sie zwischen die Glykoprotein (G)- und Polymerase (L)-Gene von VSV ein.
Sechs weibliche Mäuse erhielten eine Primärimmunisierung auf intramuskulärem Weg unter Verwendung des rVSV-Wuhan-Impfstoffs, -Beta-Impfstoffs, -Delta-Impfstoffs oder einer trivalenten Formulierung, die ein gleiches Verhältnis von rVSV-Wuhan-, rVSV-Beta- und rVSV-Delta-Impfstoffen enthielt. Drei Wochen nach der Grundimmunisierung wurden die immunisierten Mäuse einer Auffrischimpfung unter Verwendung von monovalenten oder trivalenten Impfstoffen unterzogen. Anschließend wurden zwei Wochen nach der Auffrischungsimpfung Blutproben entnommen und untersucht.
Studienergebnisse
Sowohl die monovalenten rVSV-Wuhan- und rVSV-Delta-Impfstoffe als auch der trivalente Impfstoff lösten wirksame nAbs und Spike-spezifische CD8+-T-Zell-Antworten aus. Diese Impfstoffe könnten den ursprünglichen SARS-CoV-2-Stamm sowie Beta-, Delta- und Omicron-Varianten wirksam hemmen.
Darüber hinaus löste der monovalente rVSV-Wuhan-Impfstoff-Booster Immunantworten aus, die sowohl die ursprünglichen als auch die Omicron-Stämme einschränkten. Die Auffrischimpfung mit rVSV-Beta war im Vergleich zum rVSV-Wuhan-Impfstoff weniger wirksam.
Ein heterologes Booster-Impfschema, bei dem der rVSV-Wuhan-Prime-Impfstoff mit einem rVSV-Delta-Booster verwendet wurde, zeigte eine signifikant höhere Produktion von nAbs, die gegen die Delta- und Omicron-Varianten wirksam waren. Die heterologe Impfung mit dem primären rVSV-Wuhan-Impfstoff mit einer rVSV-trivalenten Auffrischungsdosis induzierte auch die Produktion von nAbs und CD8+-T-Zell-Antworten, die gegen alle getesteten SARS-CoV-2-Varianten wirksam waren.
![Die Immunisierung mit monovalenten und trivalenten Impfstoffen löst eine breite neutralisierende Antikörperantwort aus. (A) Weibliche BALB/c-Mäuse wurden mit 5 × 10 8 PFU intramuskulär (im) von entweder monovalentem rVSV (rVSV-Mock [M]rVSV-Wuhan [W]rVSV-Beta [B]rVSV-Delta [D]) oder dreiwertig (rVSV-Wuhan-Beta-Delta [T]) Impfstoff (Tag 0). Am Tag 21 wurde den Mäusen eine 5 × 10 8 PFU homologe oder heterologe Auffrischung im verabreicht. Zwei Wochen nach der Auffrischung wurden Blut und Milz zur Analyse der Immunantwort entnommen. (B) SARS-CoV-2-Neutralisierung (SARS-CoV-2Wuhan_USAWA1, SARS-CoV-2Beta, SARS-CoV-2Delta, SARS-CoV-2Omicron) durch Immunseren zwei Wochen nach der Auffrischung wurde unter Verwendung replikationskompetenter SARS- CoV-2-Isolate in Mikroneutralisationsassays. Die graphisch dargestellten Daten sind als arithmetisches Mittel des logarithmisch transformierten 50 %-Neutralisationstiters (NT50) dargestellt. Die horizontalen gestrichelten Linien zeigen die Nachweisgrenze an. Jedes Symbol bezeichnet ein einzelnes Tier;](https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/ts/20220723072824/ri/909/src/images/news/ImageForNews_720286_16586189040767294.jpg)
Die Immunisierung mit monovalenten und trivalenten Impfstoffen löst eine breite neutralisierende Antikörperantwort aus. (A) Weibliche BALB/c-Mäuse wurden mit 5 × 10 8 PFU intramuskulär (im) von entweder monovalentem rVSV (rVSV-Mock [M]rVSV-Wuhan [W]rVSV-Beta [B]rVSV-Delta [D]) oder dreiwertig (rVSV-Wuhan-Beta-Delta [T]) Impfstoff (Tag 0). Am Tag 21 wurde den Mäusen eine 5 × 10 8 PFU homologe oder heterologe Auffrischung im verabreicht. Zwei Wochen nach der Auffrischung wurden Blut und Milz zur Analyse der Immunantwort entnommen. (B) SARS-CoV-2-Neutralisierung (SARS-CoV-2Wuhan_USAWA1, SARS-CoV-2Beta, SARS-CoV-2Delta, SARS-CoV-2Omicron) durch Immunseren zwei Wochen nach der Auffrischung wurde unter Verwendung replikationskompetenter SARS- CoV-2-Isolate in Mikroneutralisationsassays. Die graphisch dargestellten Daten sind als arithmetisches Mittel des logarithmisch transformierten 50 %-Neutralisationstiters (NT50) dargestellt. Die horizontalen gestrichelten Linien zeigen die Nachweisgrenze an. Jedes Symbol bezeichnet ein einzelnes Tier; n = 6; 2 unabhängige Experimente. Die statistische Signifikanz wurde durch einfache ANOVA mit Bonferroni-Korrektur für multiple Vergleiche bestimmt (*, p
Schlussfolgerungen
In der aktuellen Studie berichten Forscher über die Entwicklung replikationskompetenter rVSV-Impfstoffe, die aus SARS-CoV-2-Varianten von Spike-Proteinen bestehen. Hier heben sie die Bedeutung von rVSV-Varianten-Spike-Impfstoffen als Auffrischimpfdosen hervor, die gegen verschiedene SARS-CoV-2-Varianten wirksam sein könnten.
*Wichtiger Hinweis
bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, die klinische Praxis/das gesundheitsbezogene Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.
Referenz:
- Parham, AK, Kim, GN, Saeedian, N., et al. (2022)Monovalente und trivalente VSV-basierte COVID-19-Impfstoffe lösen starke neutralisierende Antikörper und immundominante CD8+-T-Zellen gegen verschiedene SARS-CoV-2-Varianten aus. bioRxiv. doi:10.1101/2022.07.19.500626
