Nouveau vaccin inhalable contre le COVID-19

Une étude récente publiée dans le Nature Génie biomédical a illustré un nouveau candidat-vaccin inhalable axé sur les exosomes SARS-CoV-2 (Exos) couplé à un domaine de liaison au récepteur (RBD) recombinant du syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2 (SARS-CoV-2).

Étude : Exosomes décorés d’un domaine recombinant de liaison au récepteur du SRAS-CoV-2 en tant que vaccin inhalable contre le COVID-19. Crédit d’image : PRODUCTIONS WESTOCK / Shutterstock

Arrière plan

La pandémie de COVID-19 affecte presque tous les aspects de la vie quotidienne de la population mondiale, car des centaines de milliers de personnes meurent chaque jour de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Il existe actuellement environ 36 vaccins contre le SRAS-CoV-2 disponibles dans le monde.

Les deux vaccins à acide ribonucléique messager (ARNm) SARS-CoV-2 initialement approuvés, à savoir Moderna et Pfizer/BioNTech, nécessitent une chaîne du froid pour le stockage et le transport. De plus, ils déclenchent une immunité systémique par injection intramusculaire.

La pénétration précoce des agents pathogènes est significativement influencée par la réponse immunitaire muqueuse des voies respiratoires, entraînant des réponses immunitaires humorales et à médiation cellulaire conduisant à des réactions systémiques. Étant donné que les gouttelettes respiratoires sont le principal moyen de transmission du SRAS-CoV-2 et que la muqueuse respiratoire est le site initial d’entrée virale, une immunité muqueuse inadéquate peut restreindre l’efficacité des vaccins COVID-19 administrés par voie intramusculaire.

À propos de l’étude

L’objectif de l’étude actuelle était de créer une option de vaccin contre le SRAS-CoV-2 qui stimule efficacement l’immunité muqueuse, permet une méthode d’administration non invasive et sans aiguille, et est lyophilisable et stable à température ambiante (rt) pendant des mois . Les scientifiques ont développé un vaccin inhalable en combinant le SARS-CoV-2 RBD avec des cellules sphéroïdes pulmonaires dérivées de la surface Exos (LSC-Exo), c’est-à-dire RBD-Exo, pour créer une particule de type viral (VLP) qui imite la morphologie du virus natif .

À partir d’un échantillon provenant d’un donneur de poumon humain, l’équipe a produit des LSC. Auparavant, ils utilisaient des modèles de rongeurs de fibrose pulmonaire idiopathique (IPF) pour analyser la biodistribution et la sécurité de LSC-Exo. Les LSC-Exo étaient des nanoparticules (NP) natives pour les thérapies pulmonaires obtenues à partir de différentes populations de cellules pulmonaires, telles que les pneumocytes de type I et II et les cellules mésenchymateuses.

Les chercheurs ont validé la distribution optimale d’Exo à travers le parenchyme et les bronches des poumons des rongeurs. Ils ont évalué la rétention et la biodistribution des NP (liposomes ou LSC-exosomes) dans le poumon murin. En outre, la visualisation microscopique et l’imagerie ex vivo ont été réalisées à l’aide de liposomes chargés de protéine fluorescente rouge (RFP) disponibles dans le commerce (RFP-Lipo) et de LSC-Exo (RFP-Exo).

Résultats et conclusions

Selon les résultats de l’étude, le vaccin SARS-CoV-2 RBD-Exo a provoqué des réactions immunitaires cellulaires et humorales qui ont protégé les souris contre l’infection par un imitateur du SARS-CoV-2 et une infection SARS-CoV-2 vivante dans un modèle de hamster.

La vaccination avec RBD-Exo a entraîné des concentrations importantes d’immunoglobuline A (IgA) sélective pour RBD et de lymphocytes T CD8 + et CD4 + et d’anticorps IgG puissants dans les poumons. Ces composants étaient essentiels pour prévenir l’infection par le SRAS-CoV-2 D614G et la variante de type sauvage et défendre les poumons contre l’invasion virale de la muqueuse des voies respiratoires. Sur la base des données présentées dans cette étude, si Exos est le porteur du vaccin, l’inhalation était une approche sûre et fiable pour induire une puissante immunité muqueuse.

Les auteurs ont découvert la biodistribution d’Exo sur des liposomes dans les poumons de souris CD1 saines. Ils ont choisi Exos comme base pour les VLP qu’ils ont créés en raison de sa rétention pulmonaire exceptionnelle et de sa spécificité améliorée pour les cellules présentatrices d’antigènes (APC). Le diamètre moyen d’Exos a été légèrement amélioré par la décoration RBD, selon l’analyse de suivi des nanoparticules (NTA). Les résultats de l’étude ont validé la génération de VLP RBD-Exo.

Les données actuelles ont montré que RBD-Exo avait une stabilité physique et antigénique significative à toutes les températures testées, surpassant peut-être les vaccins COVID-19 actuellement approuvés. En outre, les cellules dendritiques pulmonaires (DC) ont préférentiellement récolté et traité RBD-Exo. Contrairement à RBD-Exo, l’équipe a également trouvé peu d’absorption libre de RBD par les APC présents dans les poumons.

L’imagerie ex vivo et la microscopie confocale à balayage laser (CLSM) impliquaient que les vaccins RBD-Exo VLP favorisaient l’élimination rapide des imitateurs du SRAS-CoV-2 chez les souris CD1. De plus, l’administration par nébulisation a entraîné une clairance plus rapide des imitateurs du SRAS-CoV-2 dans tous les groupes que l’injection intraveineuse (IV). Cette inférence a indiqué que la nébulisation était une méthode plus efficace et plus spécifique pour administrer les vaccins RBD-Exo. L’inhalation de VLP RBD-Exo a provoqué la plus grande induction d’anticorps IgG sélectifs RBD dans les sérums de souris, selon un dosage immuno-enzymatique (ELISA).

Alors que la nébulisation RBD-Exo a provoqué une réaction immunitaire biaisée par l’auxiliaire T de type 1 (Th1), l’injection de RBD-Exo IV a provoqué une réponse immunitaire biaisée Th2 avec une production sélective d’anticorps IgG1. Par rapport à la thérapie RBD-Exo IV, les VLP RBD-Exo ont considérablement augmenté la génération d’anticorps IgA sélectifs RBD dans le sérum complémentaire de l’isotype IgG.

Les résultats actuels ont montré que l’inhalation de RBD-Exo entraînait la production d’anticorps anti-RBD neutralisants et de réponses IgA sécrétoires (SIgA). RBD-Exo avec stockage à long terme (LTS) et RBD-Exo ont généré des réactions immunitaires cellulaires biaisées Th1 dans les poumons de souris. Le groupe de traitement RBD-Rhodamine (RhB) a montré une diminution du signal RBD dans les principaux organes par rapport à la cohorte de nébulisation RBD-Exo.

Les splénocytes d’animaux traités par inhalation RBD-Exo avaient des pourcentages plus élevés de DC CD40+, CD86+ et CD80+, ce qui implique que davantage de DC étaient stimulés. Sans réactions de type allergique, l’inhalation de RBD-Exo a fortement déclenché un réflexe immunitaire systémique des lymphocytes T qui peut protéger davantage les participants de la réplication virale. Les données histologiques suggèrent fortement que la vaccination RBD-Exo pourrait prévenir de manière significative l’infection vivante par le SRAS-CoV-2 dans les poumons du hamster. De plus, les anticorps IgA induits par RBD-Exo VLP ont une activité croisée plus élevée que les anticorps IgG.

Dans l’ensemble, les chercheurs ont noté que les vaccins COVID-19 rt et lyophilisables, tels que les VLP SARS-CoV-2 RBD-Exo développés dans l’étude actuelle, ont une durée de conservation plus longue et pourraient donc réduire les coûts de transport, ce qui les rend plus disponible.