Nytt vaccin lovar ett brett skydd mot SARS-CoV-2 och andra sarbecovirus

Nytt vaccin lovar ett brett skydd mot SARS-CoV-2 och andra sarbecovirus

Forskare vid Georgia Institute of Technology och University of Wisconsin, USA, har utvecklat ett bredspektrumvaccin som kan skydda mot varianter av allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) och fladdermus-sarbecovirus.

Studien publiceras i tidskriftenNaturkommunikation.

bakgrund

Svårt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) är det senast uppkomna beta-coronaviruset som är ansvarigt för den förödande coronavirus-pandemin 2019 (COVID-19).

SARS-CoV-2 innehåller spikglykoprotein på sin yta som interagerar med värdcellmembranreceptorn angiotensin-omvandlande enzym 2 (ACE2) för att underlätta inträde av viral. Detta gör spikeprotein till ett avgörande mål för vaccinutveckling.

Under pandemin har flera vacciner utvecklats för att bromsa överföringen av SARS-CoV-2 och dess mycket muterade varianter. Det bivalenta vaccinet Pfizer-BioNTech är en av de uppdaterade variantspecifika formuleringarna med hög skyddande effekt mot ett antal SARS-CoV-2-varianter.

Förutom uppkomsten av ett brett utbud av SARS-CoV-2-varianter har en omfattande reservoar av ACE2-bindande sarbecovirus identifierats i fladdermöss, vilket lyfter fram behovet av utveckling av pan-sarbecovirus och pan-betacoronavirus vacciner.

I den här studien utvecklade forskare bivalenta och trivalenta vaccinformuleringar med hjälp av en spikeprotein nanopartikelplattform och validerade dessa formuleringar i hamstrar.

Vaccindesign

Forskarna hade tidigare utvecklat ett nanopartikelbaserat vaccin som har flera kopior av SARS-CoV-2 spikproteinet och visade höga skyddseffekter mot SARS-CoV-2 hos hamstrar. I den aktuella studien använde de denna spikproteinnanopartikelplattform för att utveckla ett cocktailvaccin mot klass 1 humana ACE2-bindande sarbecovirus med pandemipotential.

De utvecklade en serie nanopartikelplattformar, som var och en presenterade ett enda spikprotein från olika sarbecovirus (ursprungligt SARS-CoV-2 spikprotein; fyra Omicron-varianter BA.1, BA.5, BA.2.75.2, XBB; SARS-CoV-2 spikprotein). 1; och bat CoV SHC014). De bestämde immunogeniciteten hos dessa formuleringar i hamstrar.

De analyserade antigenlandskapet och valde en bivalent formulering (två framträdande spikproteiner) och två trivalenta (tre framträdande spikproteiner) formuleringar för att karakterisera deras neutraliserande antikroppssvar och skyddande effekter hos hamstrar infekterade med SARS-CoV-2 omicronvarianter (XBB.1 och BA.5) och fladdermuskoronavirus (SHC014 och WIV1).

Validering av vaccinformuleringar

Forskarna immuniserade hamstrar med de bivalenta eller trivalenta vaccinformuleringarna innehållande Alhydrogel som adjuvans. De immuniserade också en separat grupp hamstrar med det bivalenta Pfizer-BioNTech-vaccinet som en positiv kontroll.

Analys av humorala immunsvar avslöjade att alla tre formuleringarna på ett effektivt sätt kunde inducera neutraliserande antikroppstitrar mot urfaders SARS-CoV-2 och Omicron-varianten BA.5.

Två trivalenta vacciner innehållande ytterligare en Omicron-stam resulterade i robusta neutraliserande titrar mot den senaste Omicron-varianten, XBB.1. Det bivalenta vaccinet visade emellertid minskad neutraliserande effektivitet mot XBB.1-varianten.

När det gäller fladdermuskoronavirus, visade alla tre formuleringarna likvärdig neutraliserande effekt mot SHC014 och WIV1. Däremot lyckades det bivalenta vaccinet Pfizer-BioNTech inte inducera detekterbara neutraliserande antikroppstitrar mot något av de testade koronavirus.

Två doser av Pfizer-vaccin innehållande 30 mikrogram spikeprotein används vanligtvis för att immunisera människor. Emellertid utfördes endast en enda immunisering med 10 mikrogram spikprotein hos hamstrar. Detta kan förklara bristen på neutraliserande titrar hos hamstrar immuniserade med Pfizer-vaccinet.

Forskarna testade också de skyddande effekterna av tre vaccinformuleringar hos hamstrar infekterade med Omicron-varianterna BA.5 och XBB.1 sex veckor efter immunisering. Tre dagar efter exponering för viruset testade de virustitrarna i lungorna.

Resultaten visade att alla tre formuleringarna kan ge fullständigt skydd mot både BA.5 och XXB.1 varianterna. Inga detekterbara virustiter observerades i lungorna hos immuniserade hamstrar.

Även om den bivalenta formuleringen producerade signifikant lägre neutraliserande titrar mot XBB.1, skyddade den hamstrarna fullständigt från XBB.1. En enda immunisering med Pfizer-vaccinet kunde dock inte ge fullständigt skydd mot BA.5 och XBB.1.

Forskarna undersökte också den skyddande effekten av deras trivalenta formulering mot fladdermuskoronavirus. De fann att de immuniserade hamstrarna inte hade några detekterbara virustiter i lungorna, vilket tyder på fullständigt skydd.

ASDS-PAGE karakterisering av biotinylerade S-proteiner. Den obearbetade gelén visas i tilläggsbilden.3. Denna gel testades två gånger med samma preparat för varje prov, med liknande resultat.bSchematisk representation av bindningen av olika biotinylerade S-proteiner till MS2-SA. (MS2: ljusgrå, PDB 2MS2; SA: mörkgrå, PDB 3RY2; S: grön/orange/lila, PDB 6VSB) (C) SDS-PAGE gel från S och VLP-S för 614D, BA.2.75.2, XBB och SHC014. Varje VLP-S kokades för att förstöra streptavidin-biotin-konjugationen. Den obearbetade gelén visas i tilläggsbilden.3. Denna gel testades två gånger med samma preparat för varje prov, med liknande resultat.DKarakterisering av VLP-614D-S (orange), VLP-SHC014-S (grön), VLP-BA.2.75.2-S (röd) och VLP-XBB-S (cyan) genom dynamisk ljusspridning.eKarakterisering av bindning av ACE2-Fc- och S2P6-antikroppar till alla VLP-S. (Medel ± SD, n = 3: ett oberoende test med tre tekniska replikat). Stapelfärgen identifierar varje VLP-S-prov (VLP-614D-S: orange; VLP-BA.1-S: mörkblå; VLP-BA.5-S: brun; VLP-XBB-S: cyan; VLP-BA. 2.75.2: röd; VLP-SARS-CoV-1-S: lila; VLP-SHC01; endast VLP-SHC01;FKarakterisering av VLP-XBB-S, VLP-614D-S, VLP-BA.2.75.2-S och VLP-SHC014-S genom negativ färgöverföringselektronmikroskopi. Pilspetsar ▲ indikerar S-proteiner på VLP-ytan, med vita pilspetsar som indikerar raka spikproteiner och röda pilspetsar indikerar lutade spikproteiner. För varje prov samlades och analyserades minst 70 bilder från ett VLP-S-preparat med liknande resultat.

Studiens betydelse

Den trivalenta spikproteinnanopartikelformuleringen som utvecklats i studien visar hög effektivitet för att framkalla ett brett neutraliserande antikroppssvar mot SARS-CoV-1 och SARS-CoV-2-relaterade sarbecovirus.

Ravi Kane, en av tidningens motsvarande författare, förklarade: "Detta vaccin kan skydda inte bara mot den nuvarande stam som cirkulerar i år, utan också mot framtida varianter."

Det här låter som ett annat mRNA-läkemedel förklädd under sken av det nydefinierade ordet "vaccin". "Vaccin" brukade betyda något annat, nämligen immunitet och omfattande tester, innan regeringen omdefinierade det till att betyda allt som sa om det fungerade eller till och med var säkert.

Källor: