Imunitatea de protecție indusă de vaccinul ADN împotriva infecției SARS CoV-2 la hamsteri

Nov 17, 2023

Abstract

Dezvoltarea de vaccinuri eficiente împotriva COVID-19 este o nevoie emergentă pentru sănătatea publică globală. Proteina de vârf a sindromului respirator acut sever coronavirus 2 (SARS-CoV-2) este o țintă majoră pentru vaccinul COVID-19. Pentru a răspunde rapid la izbucnirea pandemiei SARS-CoV-2, un vaccin pe bază de acid nucleic este o opțiune nouă, dincolo de vaccinul tradițional cu virus inactivat sau vaccinul cu proteine ​​recombinate. Aici, raportăm un vaccin ADN care conține gena spike pentru livrare prin electroporare. Genele cu vârf ale SARS-CoV și SARS-CoV-2 au fost optimizate cu codon pentru exprimarea celulelor de mamifere și apoi donate în vectori de expresie a celulelor de mamifere, numiți pSARS-S și, respectiv, pSARS2-S. Expresia proteinei Spike a fost confirmată prin imunoblot după exprimarea tranzitorie în celulele HEK293T. După imunizare, serurile au fost colectate pentru analizele titrului de anticorpi specifici antigenului și de anticorpi neutralizanți. Am descoperit că atât imunizarea pSARS-S, cât și pSARS2-S au indus niveluri similare de anticorpi împotriva S2 a SARS-CoV-2. În schimb, numai imunizarea pSARS2-S a indus anticorpi împotriva domeniului de legare la receptor al SARS-CoV-2. În plus, am constatat că imunizarea pSARS2-S, dar nu și imunizarea pSARS-S, ar putea induce titruri foarte mari de anticorpi neutralizanți împotriva SARS-CoV-2. Am analizat în continuare răspunsurile celulelor T specifice proteinei SARS-CoV-2 S și am constatat că răspunsurile imune au fost părtinitoare spre Th1. Important este că imunizarea pSARS2-S la hamsteri ar putea induce imunitate protectoare împotriva provocării SARS-CoV{-2 in vivo. Aceste date sugerează că vaccinarea ADN ar putea fi o abordare promițătoare pentru protejarea împotriva COVID-19.


Desert ginseng—Improve immunity (23)

beneficii cistanche-întărește sistemul imunitar

Rezumatul autorului

SARS-CoV-2 continuă să amenințe sănătatea globală, iar dezvoltarea vaccinului SARS-CoV-2 este o prioritate urgentă pentru stoparea epidemiei de COVID{-19. Aici, am dezvoltat vaccinuri ADN care conțin gena spike de la SARS-CoV-2 și livrate prin electroporare. Am observat că vaccinul ADN a indus un răspuns umoral de lungă durată împotriva SARS-CoV-2, iar anticorpii serici provocați au blocat eficient legarea SARS-CoV-2 RBD de receptorul său de intrare (ACE2). Foarte important, vaccinul ADN a indus răspunsuri imune puternice părtinitoare Th1- împotriva SARS-CoV-2, care ar putea oferi un efect protector cu efecte secundare scăzute. În cele din urmă, am demonstrat că vaccinul ADN SARS-CoV-2 a conferit eficacitate protectoare împotriva infecției cu SARS-CoV{-2 la hamsterii sirieni. Descoperirile noastre au sugerat că vaccinarea ADN ar putea fi o abordare utilă pentru controlul pandemiei de COVID-19 în viitorul apropiat.

Introducere

Boala infecțioasă emergentă COVID-19, cauzată de coronavirusul 2 asociat sindromului respirator acut sever (SARS-CoV-2), a avut un impact economic semnificativ în țările afectate de focarul bolii în 2019-2020 [1]. La nivel global, au existat peste 118 milioane de cazuri confirmate de COVID-19 și peste 2,6 milioane de persoane au murit din cauza COVID-19, până în martie 2021 [2]. Rata globală de mortalitate a cazurilor este de aproximativ 2,2%. Deși rata mortalității SARS-CoV-2 este mai mică decât cea a infecției cu MERS-CoV și SARS-CoV, transmisibilitatea sa este mai mare. Mai multe vaccinuri COVID-19 au fost aprobate pentru utilizare urgentă în decembrie 2020, dar pandemia COVID{-19 rămâne o amenințare internațională încă de la momentul scrierii acestui articol.

Desert ginseng—Improve immunity (23)

cistanche tubulosa-imbunatateste sistemul imunitar

Proteina Spike (S) este proteina de suprafață a coronavirusului care este responsabilă pentru procesele de atașare a virusului la receptorul gazdă enzima de conversie a angiotensinei 2 (ACE2), intrarea în celule și fuziunea membranei virus-celulă pentru a elibera ARN viral în celulele gazdă. Dintre proteinele structurale ale SARS-CoV, proteina spike este antigenul dominant care induce anticorpi neutralizanți.3]. Pe baza studiilor anterioare privind SARS și MERS, s-a dovedit că vaccinurile pe bază de proteină S induc anticorpi neutralizanți și răspunsuri imune ale celulelor T la coronavirus și protejează animalele de provocarea virusului.4, 5]. Datorită imunogenității ridicate a proteinei S, aceasta ar putea fi o țintă potențială pentru dezvoltarea vaccinului SARS-CoV-2 [5–7]. Candidații de vaccin COVID-19 ar putea fi dezvoltați folosind virus inactivat, componente virale recombinate sau sintetice, virus recombinat sau ARNm sau ADN viral. Ultima abordare este deosebit de atractivă, deoarece ADN-ul viral poate fi produs rapid și ușor de livrat în întreaga lume fără un sistem de lanț rece. Mai mult, ADN-ul complet sintetic derivat din secvența care codifică proteina virală ar putea induce răspunsuri imune atât umorale, cât și mediate celular împotriva agenților patogeni.8, 9].

Vaccinul ADN este o platformă ideală de vaccin cu mai multe avantaje, inclusiv proiectare și producție ușoare, stabilitate la o gamă de temperaturi și costuri de producție reduse. Prin urmare, platforma de vaccin ADN este potrivită pentru producția rapidă și pe scară largă în timpul focarelor de boli infecțioase. Studiile anterioare au raportat că vaccinurile ADN pot stimula în mod eficient răspunsurile celulare și umorale împotriva agenților patogeni în modelele de provocare.10]. Mai mult, studii clinice recente au indicat că vaccinurile ADN sunt candidați siguri și eficienți pentru tratarea sau prevenirea bolilor infecțioase, cum ar fi HIV-1, virusul Zika, virusul Ebola, MERS-CoV și virusurile gripale [11]. Pe măsură ce pandemia COVID-19 s-a răspândit la nivel global și sever, studii recente au raportat că vaccinurile ADN au provocat răspunsuri specifice antigenului celulelor T și anticorpi neutralizanți și au protejat în continuare animalele împotriva provocării SARS-CoV-2 [12, 13].

Provocarea majoră a vaccinurilor ADN este eficiența slabă a livrării ADN în celule pentru exprimarea antigenului și, în consecință, eficacitatea slabă a vaccinurilor. Pentru a crește eficiența livrării ADN-ului, pot fi utilizate metode fizice sau metode chimice. Metodele fizice includ un curent de aer de înaltă presiune (adică, Biojector), livrarea de ADN acoperit cu particule de aur prin pistolul genelor, matrice de microneedle și electroporare (EP). Metodele chimice includ lipozomi, virozomi, nanoparticule și peptide care pătrund în celule.14]. În focarul virusului Zika din 2015, un vaccin cu ADN Zika administrat prin electroporare a fost dezvoltat într-un studiu clinic de fază 1 în decurs de 7 luni.15]. EP combinată cu vaccinarea ADN crește foarte mult eficacitatea vaccinurilor ADN [16–18]. Datorită rezultatelor de succes ale experimentelor pe animale după vaccinarea ADN cu EP, au fost dezvoltate multe dispozitive diferite de electroporare pentru oameni, inclusiv Cellectra® (Inovio Inc., SUA) și TriGrid® (Ichor Medical Systems, SUA).

Acest studiu descrie o vaccinare ADN cu EP care poate induce anticorpi de neutralizare și răspunsuri imune părtinitoare Th1-. Hamsterii imunizați cu această tehnică au generat anticorpi neutralizanți împotriva SARS-CoV-2. În plus, hamsterii imunizați au prezentat imunitate protectoare într-o provocare cu virusul SARS-CoV-2.

Metode

Declarație de etică

Toate protocoalele experimentale pe animale au fost aprobate de Comitetul Instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor (IACUC) al NHRI (Nr. protocol: NHRI-IACUC-109077-A).

Linii telefonice

Linia celulară de rinichi embrionar uman HEK293T a fost cultivată în mediu Eagle modificat de Dulbecco (DMEM, GIBCO) suplimentat cu 10% ser fetal bovin inactivat termic (FBS, HyClone), 100 U/mL penicilină/streptomicina (GIBCO) și 2 mM L-glutamina (GIBCO). Celulele Vero au fost cultivate în mediu M199 (GIBCO) cu 5% FBS la 37 de grade.

Titrarea virusului

Variantele SARS-CoV-2 (hCoV-19/Taiwan/4/2020 și hCoV{-19/Taiwan/78/2020 (varianta D614G)) au fost obținute de la Centers for Disease Control (CDC) ) În Taiwan. Virusul a fost amplificat în celule Vero crescute în mediu M199 suplimentat cu 2 ug/mL TPCK-tripsină (Sigma) la 37 de grade. Titrul virusului a fost determinat în termeni de 50% doză infecțioasă a culturii de țesut (TCID50) folosind o metodă standard.19]. Pe scurt, celulele Vero au fost însămânțate (2,4 x 104 celule/per godeu) în plăci 96-godeuri și cultivate în mediu M199 cu 5% FBS la 37 de grade timp de 24 de ore pentru a forma un monostrat. A doua zi, au fost preparate diluții în serie de 10-ori și virusul diluat (100 μL/godeu) a fost adăugat pe monostraturi de celule Vero cu opt replici per diluție. După 4 zile de incubare la 37 de grade, au fost înregistrate efectele citopatice induse de virus (CPE) în fiecare godeu, iar rezultatele sunt exprimate ca TCID50/mL conform metodei lui Reed și Muench. Toate experimentele cu SARS-CoV-2 au fost efectuate în laboratorul de nivel de biosecuritate 3 (BSL{-3) și au fost aprobate de Taiwan CDC.

Desert ginseng—Improve immunity (10)

beneficii cistanche-întărește sistemul imunitar

Faceți clic aici pentru a vedea produsele Cistanche Enhance Immunity

【Cereți mai multe】 E-mail:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Construcția și caracterizarea plasmidelor

Secvențele de ADN care codifică genele SARS-Spike (număr de acces GenBank DQ412574) și SARS-CoV-2 (număr de acces GenBank: MN908947) au fost optimizate pentru utilizarea codonilor de șoarece și sintetizate de GenScript Biotech. Diferite fragmente de S (tRBD, tRBDTM, tSARS2-S, tSdTM) au fost, de asemenea, construite și amplificate individual prin PCR. Toate genele au fost subclonate în vectorul pVAX1 utilizat clinic cu secvența Kozak încorporată în capătul 5’ al genelor. Plasmida a fost transformată în DH5 E. coli pentru amplificarea plasmidei. Plasmidele au fost extrase și purificate folosind un sistem de coloană Qiagen fără endotoxine (EndoFree Plasmid Mega Kit).

Expresie tranzitorie și Western Blot

Celulele HEK293T au fost transfectate cu plasmidele ADN indicate folosind reactiv PolyJet™ (Laboratoarele SignaGen) urmând protocolul producătorului. La 24 de ore după transfecție, lizatele celulare au fost recoltate și supuse electroforezei pe 8% SDS-PAGE. Proteinele au fost apoi transferate pe membrane PVDF și tamponate cu anticorp policlonal anti-spice de iepure (40592-T62, Sino Biological). Anticorpii anti-iepure conjugați cu peroxidază de hrean (HRP) au fost utilizați ca anticorp secundar. Proteinele specifice de pe membrană au fost vizualizate prin reactiv ECL (Thermo Scientific).

Imunizarea animalelor

Șoarecii BALB/c, C57BL/6 și hamsterii sirieni au fost obținuți de la Centrul național de creștere și cercetare a animalelor de laborator (Taipei, Taiwan). Șoarecii sau hamsterii au fost folosiți între 6 și 12 săptămâni. Șoarecii sau hamsterii anesteziați au fost vaccinați cu 100 μL dintr-o soluție care conținea ADN indicat într-un interval de 3-săptămână, urmată de electroporare cu un electroporator BTX (ECM830) folosind electrozi cu două ace (5-mm diametru ( BTX 45–0121)). Electroporația intramusculară a fost efectuată la o tensiune constantă de 75 V cu 10 impulsuri la 50 msec/impuls și intervale de 100 msec între impulsuri. Probele de sânge de șoareci și hamsteri au fost colectate prin prelevări de sânge submandibulare sau retroorbitale, respectiv. Toate animalele au fost găzduite la Centrul pentru animale de laborator al Institutelor Naționale de Cercetare în Sănătate (NHRI) și menținute în conformitate cu protocoalele instituționale de îngrijire a animalelor.

Imunotest

Prezența anticorpilor specifici S în ser a fost determinată prin ELISA. Pe scurt, 50 μL de 4 ug/mL proteină recombinată (Sino Biological) în tampon carbonat 0,1 M (pH 9,5) au fost acoperite pe microplăci de 96-godeuri prin incubare peste noapte la 4 gradul . Plăcile acoperite au fost spălate de două ori cu 0,05% Tween 20 în PBS și apoi blocate cu 3% BSA în PBS la temperatura camerei timp de 2 ore. Serurile diluate de la animalele imunizate au fost aplicate în godeuri la temperatura camerei timp de 2 ore. După adăugarea IgG anti-șoarece de capră conjugată cu HRP (Thermo Scientific) sau IgG anti-hamster de capră conjugată cu HRP (Arigo Biolaboratorie), testul a fost dezvoltat utilizând SureBlue TMB 1-Component Peroxidază Substrate (KPL). Absorbanța a fost măsurată folosind un cititor ELISA la 450 nm.

Neutralizarea infecției cu virusul SARS-CoV-2

Celulele Vero au fost însămânțate (2,4×104 celule/godeu) în plăci de 96-godeuri timp de 24 de ore pentru a forma un monostrat. Serurile preimune și antiserurile împotriva proteinei SARS-CoV-2 S au fost pretratate la 56 de grade timp de 30 de minute pentru a distruge substanțele inhibitoare virale nespecifice labile la căldură. Serurile au fost diluate la o diluție inițială de 1/20 cu mediu M199, adăugate într-un godeu care conținea 200 TCID50 de virus SARS-CoV-2 într-un volum de 0,2 ml și apoi incubate la 37 de grade timp de 2 ore. Ulterior, amestecul virus-ser a fost inoculat pe monostraturi de celule Vero și incubat la 37 de grade. S-au preparat cvadruplicate pentru fiecare diluție de ser. Caracteristicile CPE din fiecare godeu au fost înregistrate după 4-5 zile de incubare. Titrul de neutralizare a fost proporțional cu cea mai mare diluție a serului care a prevenit infecția în 50% din inoculările cvadruplicate.

ELISA de competiție ACE2

ELISA de competiție ACE2 a fost efectuată utilizând kitul de testare serologică cu titluri de anticorpi de neutralizare Anti-SARS-CoV-2 (ACROBiosystems) conform protocolului recomandat. Pe scurt, 96-plăcile de godeuri au fost acoperite cu 0,5 ug/mL SARS-CoV-2-S RBD proteină peste noapte la 4 grade. Placa a fost spălată şi blocată cu tampon de blocare la 37 de grade timp de 1,5 ore. După trei spălări, ACE2 uman biotinilat (0.12 ug/mL) a fost adăugat în godeuri, urmat de diluarea probelor de ser și incubarea la 37 de grade timp de 1 oră. Pentru a genera o curbă standard, a fost folosit ca referință anticorpul de neutralizare anti-SARS-CoV-2, furnizat de kit. Placa a fost spălată şi soluţia de lucru streptavidină-HRP a fost adăugată în fiecare godeu timp de 1 oră la 37 de grade. Placa a fost apoi spălată, iar testul a fost dezvoltat prin incubare cu soluție de lucru cu substrat TMB la 37 de grade timp de 20 de minute. Reacția a fost oprită cu o soluție de oprire furnizată. Absorbanța a fost măsurată folosind un cititor ELISA la 450 nm. Activitatea competitivă a anticorpilor serici a fost exprimată ca nivelul corespunzător de anticorp de referință.

Test de producție de citokine

Răspunsurile celulelor T au fost evaluate utilizând ELISA cu citokine. Splenocitele de la șoareci imunizați au fost placate la o densitate de 5 x 106 celule per godeu în plăci de 24-godeuri. Celulele au fost stimulate cu 5 ug/mL proteină Spike SARS-CoV-2 recombinantă (ACROBiosystems) la 37 de grade timp de 3 zile. Supernatantul a fost recoltat și testat pentru producerea de citokine. IL-2, IL-5, IL-13 și IFN- de șoarece au fost cuantificate prin ELISA utilizând setul de anticorpi corespunzători (Invitrogen) în conformitate cu instrucțiunile producătorului.

Provocarea animalelor

Hamsterii sirieni (n=8 per grup) au fost imunizați intramuscular prin injectare cu ac cu ADN plasmid (100 ug/animal), urmată de electroporare BTX așa cum s-a menționat mai sus. La patru săptămâni după ultima vaccinare, hamsterii au fost provocați intranazal cu 105 TCID50 SARS-CoV-2 (hCoV{-19/Taiwan/4/2020) în 50 μL sub anestezie cu izofluran. Greutatea lor corporală (n=4 per grup) a fost înregistrată în fiecare zi timp de 9 zile după provocare. Patru hamsteri din fiecare grup au fost sacrificați în ziua 3 după provocarea pentru cuantificarea încărcăturii virale. Pentru a determina încărcătura virală în plămân, țesuturile pulmonare stângi au fost omogenizate în 2 ml de PBS utilizând un disociator gentleMACS® (Miltenyi Biotec). După centrifugare la 600 xg timp de 5 minute, supernatantul clarificat a fost recoltat pentru titrarea virusului viu (testul TCID50) și cuantificarea ARN viral.

Cuantificarea încărcăturii de ARN viral

Un supernatant clarificat de țesut pulmonar stâng omogenizat de la hamsteri infectați cu SARS-CoV-2-a fost recoltat pentru detectarea încărcăturii virale. Extracția ARN a fost efectuată pe supernatant de țesut lizat cu TRIzol LS (Ambion) și 10 ng de ARN au fost utilizați ca matriță pentru reacțiile RT-qPCR. RT-qPCR a fost efectuată pe un sistem QuantStudio 6 Flex Real-Time PCR (ABI) utilizând kitul qRT-PCR universal într-un singur pas KAPA PROBE FAST (KR1282, Roche) cu primeri și sonde specifice pentru SARS-CoV-2 [20].

Cistanche deserticola—improve immunity (7)

Beneficiile cistanche tubulosa- intareste sistemul imunitar

Analize statistice

Datele statistice au fost generate folosind software-ul GraphPad Prism. Semnificația statistică a constatărilor diferențiale între grupurile experimentale a fost determinată de testul Mann-Whitney cu două cozi. Diferențele au fost considerate semnificative statistic dacă valoarea p a fost mai mică sau egală cu 0,05.

Rezultate

Construcția plasmidei și expresia antigenului candidaților la vaccin

Au fost generate cinci variante de SARS-CoV-2 și un construct SARS-CoV care conține diferite fragmente de ADN care codifică proteina spike (Fig 1A). Deoarece expresia antigenului s-a corelat puternic cu eficacitatea vaccinului, am proiectat diferite fragmente de proteină spike, inclusiv RBD (aa319-aa541), RBD la TM (aa319-aa1236) sau Spike cu domeniu transmembranar (TM) deleție (aa13-aa1213), cu secvența lider de activare a plasminogenului tisular uman (tPA) care poate crește secreția de antigene [21]. Domeniul RBD la TM poate păstra domeniul S2, care este important pentru a forma structura cu șase helix pentru fuziunea celulară.22, 23]. Aceste constructe au fost după cum urmează: S de lungime completă a SARS-CoV (pSARS-S) și SARS-CoV-2 (pSARS2-S), vârf de lungime completă cu secvența lider a plasminogenului de țesut activator (ptSARS2-S), regiunea RBD (ptRBD), RBD la domeniul transmembranar (ptRBDTM) și spike cu o ștergere a domeniului transmembranar (PTSD). Vectorul, pSARS-S și pSARS2-S au fost transfectate și exprimate în celule HEK293T. Lizatele celulare au fost analizate prin SDS-PAGE. S-ul de lungime completă ar putea fi detectat la greutatea moleculară corespunzătoare (Fig 1B). Varianta S a SARS2-CoV{-2 cu o secvență lider de activator de plasminogen tisular a fost detectată cu un anticorp policlonal anti-spice. Datele au arătat că fiecare variantă a fost observată la greutatea moleculară așteptată (Fig 1C). Nivelurile de expresie ale variantelor ptSARS2-S, ptRBDTM și ptSdTM au fost similare, în timp ce expresia ptRBD a fost mai mare în toate variantele.

Fig 1. Design and expression of SARS-CoV and SARS-CoV-2 spike construct variants.  (A) Schematic diagram of SARS-CoV and SARS-CoV-2 spike construct variants. tPA, leader sequence from tissue-plasminogen activator; TM, transmembrane domain. (B, C) Western blot analysis of spike protein. HEK293T cells were transfected with the indicated plasmids (vector, pSARS-S, pSARS2-S, and S variants fused with the tPA leader sequence). The cell lysates were collected and probed with an anti-spike antibody, and an anti-β-actin antibody was used as an internal control.


Fig 1. Proiectarea și exprimarea variantelor de construcție cu vârf SARS-CoV și SARS-CoV-2.

(A) Diagrama schematică a variantelor de construcție cu vârf SARS-CoV și SARS-CoV-2. tPA, secvență lider din activatorul de țesut-plasminogen; TM, domeniu transmembranar. (B, C) Analiza Western blot a proteinei spike. Celulele HEK293T au fost transfectate cu plasmidele indicate (variante vector, pSARS-S, pSARS2-S și S fuzionate cu secvența lider tPA). Lizatele celulare au fost colectate și testate cu un anticorp anti-spice, iar un anticorp anti- -actină a fost utilizat ca control intern.

Imunogenitatea candidaților la vaccin

Pentru a examina imunogenitatea diferitelor variante, șoarecii BALB/c au fost injectați intramuscular de două ori la un interval de 3-săptămână cu 100 ug de vector, pSARS-S și pSARS2-S urmat de electroporare in vivo (Fig 2A). Serurile au fost colectate în săptămâna 4 și săptămâna 6 după prima imunizare. Datele au arătat că serurile animalelor imunizate pSARS-S și pSARS2-S ar putea recunoaște atât regiunile S, cât și S2 de lungime completă ale SARS-CoV-2 cu titruri similare de anticorpi IgG (Figurile 2B și 2C). În schimb, serurile de la animalele imunizate pSARS2-S ar putea crește titruri mari de anticorpi anti-RBD (SARS-CoV-2) în săptămâna 4 și în săptămâna 6 (Fig 2D), comparativ cu grupul pSARS-S. În consecință, serurile animalelor imunizate cu pSARS2-S, dar nu animalele imunizate cu pSARS-S ar putea neutraliza infecția cu SARS-CoV-2 (Fig 2E). Titrurile medii geometrice (log2) ale anticorpilor neutralizanți din grupul de imunizare pSARS2-S în săptămânile 4 și 6 au fost 9,3 și, respectiv, 10,3. Aceste rezultate au indicat că imunizarea pSARS-S nu poate induce anticorpi de neutralizare încrucișată împotriva infecției cu SARS-CoV-2. Anticorpii specifici RBD au fost critici pentru neutralizarea activității împotriva infecției cu SARS-CoV-2. S-ul complet al SARS-CoV-2 poate induce într-adevăr niveluri ridicate de titruri de anticorpi neutralizanți împotriva infecției cu SARS-CoV-2.

Fig 2. Antibody response in mice after immunization with SARS-CoV and SARS-CoV-2 S DNA vaccines.  (A) BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of indicated plasmid, followed by electroporation. Serum samples were collected at the indicated time points after the first immunization. (B-D, F, G) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein, S2 region, and RBD were evaluated by ELISA. (E, H) Vaccine-induced neutralizing antibody against SARS-CoV-2 was evaluated by neutralization assay. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Fig 2. Răspunsul anticorpilor la șoareci după imunizarea cu vaccinuri ADN SARS-CoV și SARS-CoV-2 S.

(A) Șoarecii BALB/c (n=4 per grup) au fost imunizați intramuscular de două ori la un interval de 3-săptămână cu 100 ug de plasmidă indicată, urmată de electroporare. Probele de ser au fost colectate la punctele de timp indicate după prima imunizare. (BD, F, G) Anticorpii împotriva proteinei spike de lungime completă SARS-CoV-2, regiunea S2 și RBD au fost evaluați prin ELISA. (E, H) Anticorpul de neutralizare indus de vaccin împotriva SARS-CoV-2 a fost evaluat prin test de neutralizare. Titrurile de anticorpi sunt prezentate ca medie ± SEM, iar titrurile de neutralizare sunt exprimate ca medie geometrică cu un interval de încredere de 95%. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Pentru a investiga în continuare dacă înlocuirea secvenței lider poate crește secreția de proteine, am folosit o secvență lider dintr-un activator de plasminogen tisular pentru a fuziona diferite variante ale proteinei S SARS-CoV-2. Toate variantele conțin regiunea RBD a proteinei S SARS-CoV-2. După două doze de imunizare ADN, serurile colectate în săptămâna 4 și săptămâna 6 au fost analizate pentru anticorpi IgG și titruri de anticorpi neutralizanți. Imunizarea cu ptSARS2-S a indus titruri de anticorpi mai mari împotriva proteinei S de lungime completă în săptămâna 4 decât imunizarea ptRBD, ptRBDTM și ptSdTM (S1A Fig). Titrurile de anticorpi anti-RBD ale imunizării ptRBD au fost mai mari decât cele ale imunizării ptSARS2-S (1496,2 vs. 530,9, p=0,057) în săptămâna 4 (S1B Fig). Cu toate acestea, imunizarea ptRBD și ptSARS2-S a indus niveluri similare de anticorpi neutralizanți în săptămâna 4 (S1C Fig). Aceleași rezultate au fost observate în analiza serurilor din săptămâna 6; Imunizarea ptRBD a indus niveluri mai mari de anticorpi anti-RBD comparativ cu imunizarea ptSARS2-S (12589,3 vs. 1000,0, p=0,028), dar aceleași niveluri de anticorpi neutralizanți (9,3 vs. 9,6 (log2)) (Fig 2F, 2G și 2H). Deoarece variantele fuzionate cu secvența lider de tPA nu au indus titruri de anticorpi neutralizanți mai mari decât imunizarea pSARS2-S, am folosit pSARS2-S pentru investigații suplimentare.

Legarea competitivă a anticorpilor serici și a ACE2 de SARS-CoV-2 RBD

Pentru a examina capacitatea anticorpilor serici de a interfera cu interacțiunea ACE2-RBD, am efectuat un test serologic competitiv SARS-CoV-2. În acest test, anticorpii serici au fost adăugați pe plăcile ELISA preacoperite cu proteina SARS-CoV-2 RBD, urmată de adăugarea proteinei umane ACE2. Un anticorp neutralizant specific împotriva SARS-CoV-2 RBD a fost folosit ca referință. Așa cum se arată înFig 3, anticorpii serici de la șoarecii imunizați cu pSARS2-S s-au legat de RBD și au blocat legarea ACE2, ceea ce a fost echivalent cu aproximativ 353 ug/mL de anticorp de referință, în timp ce serul pSARS-S a fost echivalent cu 56 ug/mL de anticorp de referință. Prin urmare, datele noastre au sugerat că imunizarea pSARS2-S ar putea induce anticorpi competitivi care blochează eficient legarea SARS-CoV-2 RBD de receptorul ACE2. Acest rezultat a fost în concordanță cu titrul ELISA împotriva SARS-CoV2 RBD (Fig 2D), și susținut de studiul privind diferența dintre secvențele RBD dintre SARS-CoV și SARS-CoV-2 [24].


Fig 3. Competitive activity of immunized mouse sera against the RBD/ACE2 interaction.  BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected at week 8 after the first immunization. Serum antibodies that compete with ACE2 for RBD binding were evaluated by competitive SARS-CoV-2 serology assay. The competitive activity of the mouse sera is expressed as the equivalent level of anti-RBD (SARS-CoV-2 spike protein) antibody (reference antibody). Antibody titers are presented as the mean ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Fig 3. Activitatea competitivă a serurilor de șoarece imunizate împotriva interacțiunii RBD/ACE2.

Șoarecii BALB/c (n=4 per grup) au fost imunizați intramuscular de două ori la un interval de 3-săptămână cu 100 ug de vector, pSARS-S sau pSARS2-S, urmat de electroporare. Probele de ser au fost colectate în săptămâna 8 după prima imunizare. Anticorpii serici care concurează cu ACE2 pentru legarea RBD au fost evaluați prin test serologic competitiv SARS-CoV-2. Activitatea competitivă a serurilor de șoarece este exprimată ca nivel echivalent de anticorpi anti-RBD (proteina spike SARS-CoV-2) (anticorp de referință). Titrurile de anticorpi sunt prezentate ca medie ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Imunitatea umorală pe termen lung indusă de vaccinul SARS-CoV-2 S ADN și a oferit protecție încrucișată împotriva SARS-CoV-2 cu mutația D614G

În special, menținerea pe termen lung a titrurilor de anticorpi IgG împotriva S de lungime completă a fost observată la 20 de săptămâni după prima imunizare (Fig. 4A). Titrurile medii geometrice (log2) pentru anticorpii de neutralizare SARS-CoV-2 au atins 10,8 în săptămâna 8 după imunizările pSARS2-S, scăzând ușor la 9,1 în săptămâna 12 și la 8,8 în săptămâna 20 (Fig 4B). Aceste rezultate au sugerat că imunizarea pSARS2-S conferă un răspuns umoral de lungă durată împotriva SARS-CoV-2. În plus, vaccinul ADN pSARS2-S cu genotipul D614 a indus un răspuns de anticorpi neutralizanți împotriva virusului care conține mutația D614G (Fig 4C), care este similar cu titrurile de neutralizare față de genotipul D614. Prin urmare, pSARS2-S este capabil să confere protecție încrucișată împotriva celei mai răspândite și dominante variante D614G a SARS-CoV-2.

Fig 4. SARS-CoV-2 S DNA vaccine induced long-term humoral immunity and cross-protection against the SARS-CoV-2 with D614G mutation.  BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized three times at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected at the indicated time points after the first immunization. (A) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein were evaluated by ELISA. (B, C) Vaccine-induced neutralizing activity against SARS-CoV-2 with D614 or G614 genotypes was evaluated by neutralization assay. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Fig. 4. Vaccinul ADN SARS-CoV-2 S a indus imunitate umorală pe termen lung și protecție încrucișată împotriva SARS-CoV-2 cu mutația D614G.

Șoarecii BALB/c (n=4 per grup) au fost imunizați intramuscular de trei ori la un interval de 3-săptămână cu 100 ug de vector, pSARS-S sau pSARS2-S, urmat de electroporare. Probele de ser au fost colectate la punctele de timp indicate după prima imunizare. (A) Anticorpii împotriva proteinei spike de lungime completă SARS-CoV-2 au fost evaluați prin ELISA. (B, C) Activitatea de neutralizare indusă de vaccin împotriva SARS-CoV-2 cu genotipurile D614 sau G614 a fost evaluată prin test de neutralizare. Titrurile de anticorpi sunt prezentate ca medie ± SEM, iar titrurile de neutralizare sunt exprimate ca medie geometrică cu un interval de încredere de 95%. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Inducerea Th1- sau Th2-răspunsurile părtinitoare

Celulele T CD4+ efectoare pot fi subdivizate în două subseturi funcționale principale, Th1 și Th2, pe baza citokinelor secretate la activare. Celulele Th1 produc citokine inflamatorii (IFN-) și participă la răspunsurile imune mediate de celule față de bacterii și viruși intracelulari, în timp ce celulele Th2 secretă în principal ajută celulele B să producă anticorpi, dar și să promoveze imunitatea mediată de eozinofile (IL-5 și IL{{ {9}}), ducând la răspunsuri umorale sau alergice [25, 26]. Mai mult decât atât, mecanismele dependente de celulele Th2 pot contribui la boala respiratorie îmbunătățită asociată vaccinului (VAERD), așa cum arată studiile candidaților la vaccinul SARS-CoV.27, 28], care evidențiază că un răspuns echilibrat al celulelor T este esențial pentru dezvoltarea sigură a vaccinului COVID-19 [29]. Pentru a rezolva această problemă, șoarecii BALB/c și C57BL/6 au fost imunizați cu vector, pSARS-S și pSARS2-S de două ori la un interval de 3-săptămână. Șoarecii au fost sacrificați la 7 zile după a doua imunizare și splenocitele au fost stimulate cu proteina S SARS-CoV-2 (5 ug/ml) timp de 3 zile. La șoarecii BALB/c (Fig. 5A–5D), secreția citokinelor de tip Th1 IFN- (19641,3 pg/mL ± 8823,5) și IL-2 (599,5 pg/mL ± 37,7) a fost ridicată după stimularea cu proteina S în pSARS2-S grupul de imunizare, dar au fost detectate niveluri foarte scăzute ale citokinelor de tip Th2 IL-5 (18,1 pg/mL ± 11,8) și IL-13 (567,2 pg/mL ± 166,2). Rezultate similare au fost observate la șoarecii C57BL/6, grupul de imunizare pSARS2-S a indus o cantitate mai mare de IFN- (33918,8 pg/mL ± 11646,1) și IL-2 (800,3 pg/mL ± 109,5) decât aceea de IL-5 (4,6 pg/mL ± 2,9) și IL-13 (545,7 pg/mL ± 117,4) (Fig. 5E–5H). Aceste date au sugerat că pSARS2-S ar putea induce răspunsuri imune părtinitoare Th{1-.

Fig 5. T cell response in mice after immunization with pSARS-S and SARS2-S DNA vaccines.  BALB/c (A-D) and C57BL/6 (E-H) mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Splenocytes were collected at week 4 after the first immunization, and the levels of secreted IFN-γ (A, E), IL-2 (B, F), IL-5 (C, G), and IL-13 (D, H) were evaluated after restimulation with recombinant SARS-CoV-2 S protein. Antibody titers are presented as the mean ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Fig. 5. Răspunsul celulelor T la șoareci după imunizare cu vaccinuri ADN pSARS-S și SARS2-S.

Șoarecii BALB/c (AD) și C57BL/6 (EH) (n=4 per grup) au fost imunizați intramuscular de două ori la un interval de 3-săptămână cu 100 ug de vector, pSARS-S sau pSARS{{ 8}}S, urmată de electroporare. Splenocitele au fost colectate în săptămâna 4 după prima imunizare, iar nivelurile secretate de IFN- (A, E), IL-2 (B, F), IL-5 (C, G) și IL -13 (D, H) au fost evaluate după restimulare cu proteina S SARS-CoV-2 recombinantă. Titrurile de anticorpi sunt prezentate ca medie ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Provocarea privind eficacitatea profilactică a vaccinurilor ADN împotriva SARS-CoV-2

Pentru a explora eficacitatea protectoare a vaccinării pSARS2-S, hamsterii sirieni au fost imunizați de două ori cu 100 ug ADN la un interval de 3-săptămâni și provocați intranazal cu virusul SARS-CoV-2 în săptămâna 7 (Fig 6A). După imunizare, serurile din săptămâna 4 și săptămâna 6 au fost colectate pentru titrul de anticorpi anti-spike (IgG) și titrul de anticorpi neutralizanți. Imunizarea cu pSARS2-S a determinat niveluri mai mari de titruri de anticorpi anti-Spike decât imunizarea ptRBD în săptămâna 4 (1584,9 vs. 50,1) și săptămâna 6 (1995,3 vs. 63,1) la hamsteri (Fig 6B). În concordanță cu titrurile de anticorpi anti-Spike, serurile de hamsteri imunizați cu pSARS2-S au crescut titruri de anticorpi neutralizanți foarte mari (6,5 în săptămâna 4 și 6,4 în săptămâna 6 (log2)), dar serurile de vector sau Hamsterii imunizați cu ptRBD nu au (Fig 6C). După provocarea cu SARS-CoV-2, greutatea corporală a hamsterului a fost monitorizată în fiecare zi. Studiile anterioare au arătat că titrul viral din plămânii de hamster a atins un nivel ridicat la 3 zile după provocare [30]. Prin urmare, jumătate din hamsterii din fiecare grup au fost sacrificați în ziua 3 și a fost analizată încărcătura virală din plămân. Greutatea corporală a hamsterilor vaccinați cu vectori a scăzut treptat, iar procentul de greutate corporală pierdut a fost de 11,1% la 6 zile după provocare. În schimb, imunizarea pSARS2-S a protejat hamsterii de pierderea în greutate (Fig 6D). În plus, titrurile virusului infecțios și numărul de copii de ARN viral în grupul pSARS2-S au prezentat reduceri de 2,29 și 1,37 log10 în comparație cu grupul de control al vectorului (Figurile 6E și 6F). Aceste rezultate au sugerat că imunizarea pSARS2-S conferă protecție împotriva infecției cu SARS-CoV-2 la hamsterii sirieni.

Fig 6. Prophylactic efficacy of SARS-CoV-2 S DNA vaccine in SARS-CoV-2-infected hamsters.  (A) Time course of DNA vaccination and SARS-CoV-2 challenge. Syrian hamsters were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of control, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected by retroorbital blood sampling at weeks 4 and 6 after the first immunization. At 4 weeks after the second immunization, Syrian hamsters were intranasally challenged with 105 TCID50 SARS-CoV-2. (B) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein were evaluated by ELISA. (C) Vaccine-induced neutralizing activity against SARS-CoV-2 was evaluated by neutralization assay. (D) Body weight change (%) of the hamsters was recorded every day after the SARS-CoV-2 challenge. Virus titers (E) and viral RNA copies (F) in the lungs of SARS-CoV-2-infected hamsters at 3 days post-challenge were determined by TCID50 assay and qRT-PCR, respectively. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05, ***p<0.001 by the Mann-Whitney test.

Fig. 6. Eficacitatea profilactică a vaccinului ADN SARS-CoV-2S la hamsterii infectați cu SARS-CoV-2-.

(A) Cursul de timp al vaccinării ADN și provocării SARS-CoV-2. Hamsterii sirieni au fost imunizați intramuscular de două ori la un interval de 3-săptămână cu 100 ug de control, pSARS-S sau pSARS2-S, urmat de electroporare. Probele de ser au fost colectate prin prelevare retroorbitală de sânge în săptămânile 4 și 6 după prima imunizare. La 4 săptămâni după a doua imunizare, hamsterii sirieni au fost provocați intranazal cu 105 TCID50 SARS-CoV-2. (B) Anticorpii împotriva proteinei spike de lungime completă SARS-CoV-2 au fost evaluați prin ELISA. (C) Activitatea de neutralizare indusă de vaccin împotriva SARS-CoV-2 a fost evaluată prin test de neutralizare. (D) Modificarea greutății corporale (%) a hamsterilor a fost înregistrată în fiecare zi după provocarea SARS-CoV-2. Titrurile de virus (E) și copiile de ARN viral (F) în plămânii hamsterilor infectați cu SARS-CoV-2-la 3 zile după provocare au fost determinate prin testul TCID50 și, respectiv, qRT-PCR. Titrurile de anticorpi sunt prezentate ca medie ± SEM, iar titrurile de neutralizare sunt exprimate ca medie geometrică cu un interval de încredere de 95%. *p<0.05, ***p<0.001 by the Mann-Whitney test.

Discuţie

Au fost lansate peste 80 de studii clinice de vaccin COVID-19, iar studiile de imunogenitate și provocarea virală la animale sunt pași esențiali în procesele de dezvoltare a vaccinului. Vaccinurile ADN pentru infecția cu SARS-CoV-2 au fost dezvoltate intens pentru diferite abordări de livrare. Electroporarea este o abordare promițătoare care poate îmbunătăți livrarea ADN-ului și antigenitatea imunogenilor in vivo. Au fost raportate două studii de vaccin ADN, de către Yu et al. [13] şi Smith şi colab. [12]. Yu et al. found that rhesus macaques immunized with naked DNA encoding full-length S protein (without electroporation) exhibited >3,1 reduceri log10 ale încărcăturii virale în lavajul bronhoalveolar după provocare în comparație cu martori. Smith şi colab. a constatat că imunizarea șoarecilor și a cobaiilor cu INO-4800 (codând proteina S de lungime completă) cu electroporare ar putea genera anticorpi neutralizanți împotriva infecției cu SARS-CoV-2 și ar putea bloca legarea proteinei S de receptorul ACE2, dar a făcut nu furnizează date de provocare a animalelor. În acest raport, am evaluat diferite variante pentru vaccinul ADN candidați și am constatat că proteina S de lungime completă (pSARS2-S) este cea mai potrivită pentru studii imunologice ulterioare. Deși SARS-CoV și SARS-CoV-2 au o omologie de 76% în proteinele lor S [31, 32], imunizarea pSARS-S nu poate induce anticorpi împotriva RBD al proteinei SARS-CoV-2 S sau titruri de anticorpi neutralizanți împotriva infecției cu SARS-CoV-2 (Fig 2). Într-adevăr, anticorpii anti-RBD joacă un rol important în blocarea infecției virale. Cu toate acestea, imunizarea cu RBD singur (ptRBD) a generat titruri mari de anticorpi neutralizanți la șoareci, dar nu și la hamsteri (Fig.2Hși6C). Am speculat că acest rezultat se poate datora faptului că peptida semnal (activator tisular-plasminogen) nu facilitează secreția proteinei RBD la hamsteri. Mecanismul detaliat necesită studii suplimentare în viitor. Am observat, de asemenea, că imunizarea cu ptRBDTM (codifică un fragment din RBD în domeniul transmembranar al S) a indus titruri de anticorpi neutralizanți mai mici decât imunizarea cu ptRBD (Fig.2HșiS1C). Rezultatele pot reflecta structura instabilă a proteinei RBD-TM. Pentru a investiga în continuare răspunsurile imune Th1/Th2, splenocitele de la șoareci imunizați au fost stimulate cu proteina S SARS-CoV-2. Am constatat că imunizarea pSARS2-S a indus răspunsuri imune puternice cu Th{1-prejudecate cu niveluri mai mari de secreție de IFN{- -după stimulare (Fig 5), dar imunizarea pSARS-S a indus doar niveluri scăzute de secreție de IFN- -. Aceste date au indicat că reactivitatea încrucișată a răspunsurilor celulelor T între proteina de vârf a SARS-CoV și SARS-CoV-2 nu este mare (Fig 5). Mai mult, testul IFN-ELISPOT a arătat că au fost detectate mai puține răspunsuri ale celulelor T împotriva regiunii S1 la șoarecii C57BL/6 și BALB/c imunizați cu pSARS-S (S2 Fig), care este susținut și de studiul lui Smith [12]. Aceste date au indicat că este posibil ca vaccinul SARS să nu ofere un efect de protecție complet împotriva infecției cu SARS-CoV-2. Dezvoltarea vaccinurilor ADN este importantă pentru un răspuns rapid la infecția pandemică cu coronavirus. Prin urmare, succesul vaccinului ADN împotriva SARS-CoV-2 ar putea fi aplicat altor boli infecțioase emergente.

Diferitele constructe utilizate în vaccinurile ADN SARS-SoV-2 au indus niveluri diferite de titruri de anticorpi neutralizanți. Secvența lider tPA a fost folosită pentru a crește expresia și secreția antigenului în vaccinurile ADN [21, 33–35]. Cu toate acestea, secvența lider tPA nu a crescut semnificativ titrurile de anticorpi din acest raport. Pentru a crește și mai mult eficacitatea vaccinului, diferite secvențe lider ar putea fi utilizate pentru a înlocui secvența lider nativă a proteinei spike. Secvența lider IgE a fost utilizată în vaccinul ADN INO-4800 și vaccinul MERS-CoV [5, 12]. În plus, secvența modificată a proteinei spike poate crește, de asemenea, imunogenitatea vaccinului. O proteină spike stabilizată a fost proiectată prin mutarea locului furin și a altor regiuni pentru a genera o structură de prefuzie (S-2P) care poate crește expresia proteinei spike de ~10-ori [36]. Un vaccin ADN ideal ar trebui să optimizeze construcția ADN-ului plasmidic și sistemul de livrare pentru a crește nivelul de expresie a proteinei.

Desert ginseng—Improve immunity

cistanche tubulosa-imbunatateste sistemul imunitar

Modelele animale sunt esențiale pentru dezvoltarea vaccinului COVID-19. Au fost folosite mai multe modele animale pentru a evalua eficacitatea vaccinurilor COVID-19, inclusiv primatele non-umane [13, 37], șoareci transgenici umani ACE2 [38] și hamsterii sirieni [39]. Hamsterul sirian ACE2 are o asemănare mare cu ACE2 uman, iar afinitatea sa de legare la proteina S a SARS-CoV-2 a fost prezisă mai mare decât ACE2 la șoarece.40]. Acesta este motivul pentru care șoarecii transgenici umani ACE2 au fost utilizați ca modele de provocare SARS-CoV-2, dar nu și șoarecii de tip sălbatic. Studiile privind transmiterea SARS-CoV-2 au arătat că virusul poate infecta eficient hamsterii naivi prin contact direct sau prin aerosoli [41]. Infecția intranazală cu SARS-CoV-2 se poate replica și induce patogeneza în plămânii hamsterilor sirieni [30]. This study and previous reports also showed that SARS-CoV-2 infection caused approximately a 10% reduction in the initial body weight of hamsters. Clinical manifestations of patients with COVID-19, including changes in smell and taste, and severe respiratory distress, might be accompanied by weight loss (>reducere de 5% față de valoarea inițială), care a fost asociată cu durata mai lungă a bolii [42]. Aceste descoperiri indică faptul că hamsterul sirian este, de asemenea, un model animal potrivit pentru evaluarea vaccinurilor COVID-19. Pe baza disponibilității modelelor animale, am ales hamsterii ca model de provocare SARS-CoV-2 pentru a evalua eficacitatea vaccinului. Datele noastre au arătat că imunizarea cu pSARS2-S, dar nu cu ptRBD, poate induce titruri mari de anticorpi IgG anti-Spike și titruri de anticorpi neutralizanți (Figurile 6B și 6C). În consecință, hamsterii imunizați cu pSARS2-S, dar nu și hamsterii imunizați cu ptRBD, au generat răspunsuri imune împotriva provocării SARS-CoV-2. Am observat că imunizarea cu ptRBD ar putea induce niveluri ridicate de titruri de anticorpi neutralizanți la șoareci, dar nu și la hamsteri. Rezultatele contradictorii se pot datora faptului că RBD singur nu este exprimat stabil la hamsteri. Modelul de hamster a fost folosit și pentru a evalua vaccinul COVID-19 bazat pe vectori adenovirus serotip 26 (Ad26). O singură imunizare cu vaccinul pe bază de vector Ad26 care exprimă o proteină spike stabilizată SARS-CoV-2 care a provocat răspunsuri de anticorpi neutralizanți și protejată împotriva infecției cu SARS-CoV-2 a indus pierderea în greutate, mortalitatea parțială și replicarea virală în plămâni [39]. Aceste rezultate au indicat că modelul de hamster este potrivit pentru evaluarea eficacității vaccinurilor COVID-19.

Multe eforturi de dezvoltare a vaccinurilor SARS-CoV-2 se bazează pe experiența de cercetare a MERS-CoV și SARS-CoV. La nivel global, mai multe vaccinuri COVID-19 au fost aprobate pentru utilizare emergentă în decembrie 2020, inclusiv vaccinuri pe bază de vectori ARN și adenovirus COVID-19. Avantajele și dezavantajele diferitelor platforme de vaccin au fost discutate [43]. Vaccinurile cu vectori de adenovirus pot provoca răspunsuri imune mai puternice decât vaccinurile cu ADN și ARNm, dar eficacitatea vaccinului lor ar putea fi redusă prin imunitatea preexistentă împotriva vectorilor de publicitate.44]. În comparație cu vaccinul ADN, vaccinul ARNm are nevoie de temperatură ultra-scăzută pentru depozitare și transport.45]. Prin urmare, vaccinul ADN ar putea fi o potențială platformă de vaccin, mai ales în timpul utilizării în situații de urgență.

Studiul nostru sugerează posibilitatea unui vaccin ADN pentru uz uman. Studii ulterioare ar putea investiga eficacitatea acestui vaccin ADN administrat prin injectare intradermică (ID), ceea ce este mai convenabil pentru aplicarea clinică, deoarece acul pentru injectarea IM are aproximativ 18 mm adâncime la om și afectează mai multe țesuturi decât injectarea ID prin EP. Mai mult, eficacitatea vaccinului ar trebui testată la șoareci în vârstă ca model pentru oamenii în vârstă, deoarece această populație este afectată în mod deosebit de grav atunci când este infectată cu SARS-CoV-2. Studiile anterioare au arătat că răspunsul celulelor Th2 a fost asociat cu boala respiratorie amplificată (VAERD) în urma vaccinării vaccinurilor cu virus inactivat împotriva RSV.46], virusul rujeolei [47] și SARS-CoV [27, 48]. În schimb, există cazuri mai puțin severe de SARS-CoV care rezultă din inducerea răspunsului celulelor Th1 raportate.49]. Prin urmare, răspunsurile imune puternice părtinitoare Th1-induse de vaccinul ADN sugerează că este puțin probabil ca efectele secundare să fie o problemă majoră [50]. Pe lângă aceasta, au fost ridicate preocupări cu privire la vaccinurile pe bază de proteine ​​din cauza utilizării sării de aluminiu sau a adjuvanților de tip emulsie ulei-în-apă, care duc la răspunsuri imune părtinitoare Th2-și cresc potențialele efecte secundare [51, 52]. Pe scurt, vaccinul ADN COVID-19 poate juca un rol major în controlul pandemiei COVID-19 în viitorul apropiat.

Referințe

  1. Pak A, Adegboye OA, Adekunle AI, Rahman KM, McBryde ES, Eisen DP. Consecințele economice ale epidemiei de COVID-19: nevoia de pregătire pentru epidemii. Frontul Sănătăţii Publice. 2020;8:241. pmid:325743072. Centrul de Știință și Inginerie a Sistemelor (CSSE) [Internet]. Tabloul de bord COVID-19. Universitatea Johns Hopkins. [citat 11 februarie 2021]. Disponibil de la:
  2. 3.Buchholz UJ, Bukreyev A, Yang L, Lamirande EW, Murphy BR, Subbarao K și colab. Contribuții ale proteinelor structurale ale coronavirusului sindromului respirator acut sever la imunitatea protectoare. Proc Natl Acad Sci US A. 2004;101(26):9804–9. pmid:15210961
  3. 4. Yang ZY, Kong WP, Huang Y, Roberts A, Murphy BR, Subbarao K și colab. Un vaccin ADN induce neutralizarea coronavirusului SARS și imunitate protectoare la șoareci. Natură. 2004;428(6982):561–4. pmid:15024391
  4. 5. Muthumani K, Falzarano D, Reuschel EL, Tingey C, Flingai S, Villarreal DO, et al. Un vaccin sintetic ADN anti-spice proteic consens induce imunitate protectoare impotriva coronavirusului sindromului respirator din Orientul Mijlociu la primatele non-umane. Sci Transl Med. 2015;7(301):301ra132. pmid:26290414
  5. 6. Vaccinuri Krammer F. SARS-CoV-2 în dezvoltare. Natură. 2020;586(7830):516–27. pmid:32967006
  6. 7. Khalaj-Hedayati A. Imunitatea de protecție împotriva candidaților la vaccinul subunității SARS pe baza proteinei Spike: Lecții pentru dezvoltarea vaccinului împotriva coronavirusului. J Immunol Res. 2020;2020:7201752. pmid:32695833
  7. 8.Lu B, Tao L, Wang T, Zheng Z, Li B, Chen Z și colab. Răspunsuri imune umorale și celulare induse de vaccinurile ADN 3a împotriva sindromului respirator acut sever (SARS) sau a coronavirusului asemănător SARS la șoareci. Clin Vaccine Immunol. 2009;16(1):73–7. pmid:18987164
  8. 9.Bower JF, Yang X, Sodroski J, Ross TM. Obținerea anticorpilor neutralizanți cu vaccinuri ADN care exprimă trimeri de glicoproteină a anvelopei virusului imunodeficienței umane stabilizați solubili de tip 1 conjugați cu C3d. J Virol. 2004;78(9):4710–9. pmid:15078953
  9. 10. Zakhartchouk AN, Viswanathan S, Moshynskyy I, Petric M, Babiuk LA. Optimizarea unui vaccin ADN împotriva SARS. ADN Celulă Biol. 2007;26(10):721–6. pmid:17665998
  10. 11.Gary EN, Weiner DB. Vaccinuri ADN: ora de vârf este acum. Curr Opin Immunol. 2020;65:21–7. pmid:32259744
  11. 12. Smith TRF, Patel A, Ramos S, Elwood D, Zhu X, Yan J și colab. Imunogenitatea unui vaccin ADN candidat pentru COVID-19. Nat Commun. 2020;11(1):2601. pmid:32433465
  12. 13.Yu J, Tostanoski LH, Peter L, Mercado NB, McMahan K, Mahrokhian SH și colab. Protecția vaccinului ADN împotriva SARS-CoV-2 la macacii rhesus. Ştiinţă. 2020;369(6505):806–11. pmid:32434945
  13. 14.Jorritsma SHT, Gowans EJ, Grubor-Bauk B, Wijesundara DK. Metode de livrare pentru a crește absorbția celulară și imunogenitatea vaccinurilor ADN. Vaccin. 2016;34(46):5488–94. pmid:27742218
  14. 15. Kudchodkar SB, Choi H, Reuschel EL, Esquivel R, Jin-Ah Kwon J, Jeong M și colab. Răspuns rapid la o boală infecțioasă în curs de dezvoltare — Lecții învățate din dezvoltarea unui vaccin ADN sintetic care vizează virusul Zika. Microbii infectează. 2018;20(11–12):676–84. pmid:2955534516.Adam L, Tchitchek N, Todorova B, Rosenbaum P, Joly C, Poux C și colab. Semnătura moleculară și celulară înnăscută în piele precedând răspunsurile de lungă durată a celulelor T după vaccinarea cu ADN electroporat. J Immunol. 2020;204(12):3375–88. pmid:32385135
  15. 17. Lin F, Shen X, McCoy JR, Mendoza JM, Yan J, Kemmerrer SV, et al. Un nou dispozitiv prototip pentru livrarea simultană a vaccinului ADN cu electroporație, atât pe piele, cât și pe mușchi. Vaccin. 2011;29(39):6771–80. pmid:21199706
  16. 18. Williams M, Ewing D, Blevins M, Sun P, Sundaram AK, Raviprakash KS și colab. Imunogenitatea sporită și eficacitatea protectoare a unui vaccin tetravalent dengue ADN folosind electroporarea și livrarea intradermică. Vaccin. 2019;37(32):4444–53. pmid:31279565
  17. 19. Ramakrishnan MA. Determinarea titrului final de 50% folosind o formulă simplă. Lumea J Virol. 2016;5(2):85–6. pmid:27175354
  18. 20.Corman VM, Landt O, Kaiser M, Molenkamp R, Meijer A, Chu DK și colab. Detectarea noului coronavirus din 2019 (2019-nCoV) prin RT-PCR în timp real. Supravegherea euro. 2020. pmid:31992387
  19. 21. Kou Y, Xu Y, Zhao Z, Liu J, Wu Y, You Q și colab. Secvența semnalului activatorului de plasminogen tisular (tPA) sporește imunogenitatea vaccinului pe bază de MVA împotriva tuberculozei. Immunol Lett. 2017;190:51–7. pmid:28728855
  20. 22. Xia S, Zhu Y, Liu M, Lan Q, Xu W, Wu Y și colab. Mecanismul de fuziune a 2019-nCoV și inhibitorii de fuziune care vizează domeniul HR1 în proteina spike. Cell Mol Immunol. 2020;17(7):765–7. pmid:32047258
S-ar putea sa-ti placa si