Particules de type viral ciblant les cellules dendritiques comme porteurs de vaccins à ARN messager puissants

Maladies infectieuses Rhumatologie et immunologie Médecine Biologie cellulaire Génie biologique Biochimie Sciences de la vie Immunologie
cellules dendritiques particules de type viral vaccin à ARN messager SARS-CoV-2 haute efficacité

Particules de type viral ciblant les cellules dendritiques comme vecteurs puissants de vaccins à ARNm

Introduction

En matière de développement de vaccins, les vaccins à ARNm ont récemment réalisé des progrès significatifs. Les vaccins à ARNm de Moderna et Pfizer/BioNTech contre le COVID-19 sont devenus des exemples de succès, stimulant grandement le développement des vaccins à ARNm. Cependant, les vaccins à ARNm existants manquent de spécificité envers certains types de cellules, en particulier les cellules dendritiques (DCs), qui sont cruciales pour la présentation des antigènes. Les cellules dendritiques sont les principales cellules présentatrices d’antigènes, capables de déclencher efficacement une réponse immunitaire des cellules T et des anticorps. Néanmoins, les vaccins à ARNm actuellement disponibles, tels que les nanoparticules lipidiques (LNPs), ne peuvent pas cibler spécifiquement ces cellules. De plus, pour certaines infections virales comme le VIH et l’HSV, ainsi que certaines maladies non infectieuses comme le cancer, il n’existe toujours pas de vaccins efficaces pour la prévention ou le traitement.

Source de l’article

Cet article est publié par Nature Biomedical Engineering, intitulé “Particules de type viral ciblant les cellules dendritiques comme vecteurs puissants de vaccins à ARNm”. L’équipe d’auteurs provient principalement du Laboratoire clé de bio-médecine systémique du Ministère de l’éducation de l’Université Jiao Tong de Shanghai, de la Faculté de médecine fondamentale de l’Université Fudan, ainsi que de plusieurs centres de recherche situés à Shanghai et Hangzhou. Cet article décrit le développement et la recherche d’un nouveau type de particules de type viral ciblant les cellules dendritiques (dVLP) en tant que vecteurs de vaccins à ARNm.

Processus de travail de la recherche

Conception et caractérisation

Pour valider le potentiel des dVLP en tant que vecteurs de vaccins à ARNm, l’équipe de recherche a conçu un candidat vaccin à ARNm contre le SARS-CoV-2. Ce vaccin contient l’ARNm codant pour la protéine de spicule complète du SARS-CoV-2, avec une structure en boucle tige MS2 insérée à l’extrémité pour renforcer la stabilité et les niveaux d’expression de l’ARNm, tout en introduisant deux mutations de substitution de la proline (K986P/V987P) pour améliorer la stabilité. L’équipe a utilisé la microscopie électronique pour observer la morphologie des dVLP, découvrant que ces particules présentaient une structure circulaire d’environ 120nm.

Pour vérifier si l’ARNm de la protéine de spicule avait été emballé dans les VLPs, l’équipe de recherche a réalisé des expériences de RT-qPCR et d’immunoprécipitation de l’ARN (RIP), trouvant que l’ARNm pouvait être spécifiquement emballé dans les VLP par interaction ARN-protéine. Ensuite, l’équipe a analysé la décoration réussie de la protéine de spicule dans les VLP par Western blotting, montrant que les dVLP pouvaient efficacement délivrer l’ARNm de la protéine de spicule.

Expériments d’immunogénicité

En injectant le vaccin à ARNm dVLP-SARS-CoV-2 dans les coussinets plantaires de souris, les chercheurs ont découvert que ce vaccin induisait des niveaux plus élevés et plus durables de titres d’IgG spécifiques à l’antigène et de réponse immunitaire cellulaire comparés aux préparations de VLP non ciblées et LNP. Après une analyse de spectrométrie de masse, ils ont observé que la protéine de spicule sur la surface des VLP était glycosylée par liaison N, similaire à la caractéristique du SARS-CoV-2. Ensuite, l’équipe a vérifié l’immunogénicité de la séquence de la protéine de spicule, utilisant des mutations dans E. coli et les bactériophages pour confirmer l’expression et la traduction de la protéine de spicule dans les dVLP.

Principaux résultats de la recherche

Réponse en anticorps

Par test ELISA, l’équipe a démontré qu’une seule injection de 2 μg de dVLP–S-mut suffisait à induire une réponse immunitaire neutralisante puissante chez la souris. Ensuite, à travers des tests de neutralisation sur pseudovirus, ils ont vérifié la capacité neutralisante du sérum des souris vaccinées et constaté que des anticorps neutralisants à haut titre pouvaient effectivement protéger contre l’infection par le virus vivant. De même, des suivis à court et long terme sur les souris ont montré qu’une seule dose de vaccin induisait une réponse IgG spécifique à la spicule durable. Il est à noter que l’étude a également trouvé que l’administration nasale pouvait induire des IgA spécifiques à la spicule dans les poumons, indiquant que cette technologie vaccinale pourrait être utilisée pour des vaccins nasaux afin de bloquer l’infection par le SARS-CoV-2.

Réponse immunitaire cellulaire

Pour analyser l’effet du vaccin à ARNm dVLP sur la réponse immunitaire cellulaire, l’équipe a stimulé les cellules spléniques de souris avec un mélange de peptides de la protéine de spicule, utilisant des tests ELISPOT, et a découvert que le vaccin à ARNm dVLP, en particulier via les dVLP pseudotypés avec SV-G, induisait la production significative de cytokines (IFN-γ, TNF-α et IL-2). Ce résultat montre que le vaccin à ARNm dVLP induisait une réponse T plus forte par rapport au vaccin à ARNm LNP.

Distribution in vivo

Pour explorer le mécanisme menant à l’amélioration de l’efficacité vaccinale des dVLP, l’équipe de recherche a comparé directement les LNP, les VLP VSV-G et les dVLP aux niveaux de l’ARNm et de la protéine. Ils ont constaté que les dVLPs concentraient de manière significative l’ARNm dans les ganglions lymphatiques dans les 12 heures suivant l’injection, tandis que les VLPs montraient des quantités similaires d’ARNm au site d’injection et dans les ganglions lymphatiques. En outre, l’analyse par immunofluorescence a révélé que la protéine de spicule délivrée par les dVLP pouvait s’exprimer spécifiquement dans les cellules dendritiques des ganglions lymphatiques.

Efficacité du vaccin

Pour valider l’efficacité protectrice du vaccin à ARNm dVLP chez la souris, l’équipe a utilisé le SARS-CoV-2 vivant pour infecter des souris transgéniques hACE2, et a constaté que les souris vaccinées avec le vaccin à ARNm dVLP maintenaient un poids stable, présentaient une charge virale significativement réduite, et ne montraient pas de lésion apparente induite par le SARS-CoV-2 dans les poumons. De même, l’étude montre que le vaccin à ARNm dVLP protège également les souris contre l’infection par l’HSV, réduisant significativement la réplication du virus dans la peau et le système nerveux.

Conclusion et signification

Cette étude a développé un nouveau vecteur vaccinal à ARNm basé sur les dVLP, démontrant son potentiel à délivrer spécifiquement l’ARNm aux cellules dendritiques et vérifiant son efficacité immunitaire supérieure et sa protection efficace contre les infections virales à travers de multiples expériences. Comparé aux vaccins à ARNm basés sur les LNP actuellement existants, le vaccin à ARNm dVLP présente des avantages significatifs pour induire des réponses immunitaires en anticorps et cellulaires plus fortes. À l’avenir, cette technologie pourrait être appliquée aux vaccins thérapeutiques contre le cancer ou les infections virales chroniques, améliorant ainsi l’efficacité et la sécurité des vaccins.

Cette recherche promet de fournir de nouvelles perspectives et un support technique pour le développement des technologies de vaccins à ARNm, aidant à surmonter de nombreux défis actuels dans le développement vaccinal. Les chercheurs indiquent qu’à l’avenir, la puissance des vaccins à ARNm dVLP pourrait être encore optimisée en utilisant l’ARN circulaire ou l’ARN auto-amplifié, réduisant ainsi la dose et le coût des vaccins.