Metodologie importantă pentru țintirea epitopilor conservați SARS-CoV-2 și o abordare axată pe imunitate în proiectarea vaccinurilor pan-sarbeco și universale CoV

Boala coronavirus 2019 (COVID-19), al cărei agent cauzal este sindromul respirator acut sever coronavirus 2 (SARS-CoV-2), a afectat masiv economia globală și sistemul de sănătate. Deși oamenii de știință au dezvoltat rapid vaccinuri eficiente împotriva COVID-19, eficacitatea acestora a scăzut din cauza apariției de noi variante de SARS-CoV-2 care pot sustrage răspunsurile imune generate de vaccinare sau infecție naturală. Astfel, este nevoie de vaccinuri noi, de înaltă eficiență, stabile, rentabile și sigure pentru utilizare globală.

Studiu: Proiectare de vaccin SARS-CoV-2 rezistentă la adaptare. Credit imagine: creativeneko/Shutterstock

fundal

Studiile anterioare au raportat că SARS-CoV-2 este un virus ARN aparținând familiei Coronaviridae din genul Betacoronavirus. Proteina spike de suprafață a acestui virus se leagă de receptorul gazdei, și anume enzima de conversie a angiotensinei 2 (ACE2), și astfel stabilește infecția.

Proteina spike SARS-CoV-2 este un homotrimer care conține două domenii, și anume domeniul N-terminal S1 și domeniul C-terminal S2. Domeniul S1 se leagă de ACE2 al gazdei prin domeniul său de legare la receptor (RBD), în timp ce domeniul S2 mediază fuziunea membranei celulare între virus și celula gazdă. Oamenii de știință au vizat RBD să dezvolte vaccinuri și tratamente împotriva COVID-19 (anticorpi monoclonali). Cu toate acestea, mai multe studii au indicat că RBD este predispus la mutații, ceea ce duce la o evoluție rapidă a virusului.

Deși vaccinurile disponibile împotriva COVID-19 au redus rata mortalității și infecțiile grave, care necesită spitalizare, acumularea de mutații în RBD a redus eficacitatea vaccinurilor și tratamentelor disponibile. Au apărut mai multe variante de SARS-CoV-2 și sunt clasificate în variante de îngrijorare (VOC) și variante de interes (VOI). COV-urile sunt foarte transmisibile și virulente și pot evita răspunsurile imune induse de vaccinarea cu COVID-19 și infecția naturală.

Deoarece vaccinurile vizează regiuni structurale conservate ale proteinei spike, ele pot combate abilitățile de adaptare ale SARS-CoV-2. Vaccinurile disponibile împotriva COVID-19 se bazează pe diverse platforme care includ ARNm și vectori adenovirali. Oamenii de știință au spus că schelele și grefarea epitopului sunt abordări de înaltă precizie pentru proiectarea imunogenilor utilizați pentru dezvoltarea de vaccinuri și terapii.

Un nou studiu

Cercetătorii cred că crearea unui imunogen bazat pe epitopul conservat ar produce o imunitate pe scară largă. Un imunogen SARS-CoV-2 eficient care vizează regiunile conservate ale virusului SARS-CoV-2 ar reduce în mod eficient apariția variantelor rezistente la neutralizare sau a celor care pot sustrage răspunsurile imune. Aceste tipuri de imunogeni ar fi eficiente și împotriva altor coronavirusuri.

Un nou studiu publicat pe bioRxiv* Serverul de preprint s-a concentrat pe proiectarea imunogenilor asociați cu regiunea conservată a proteinei spike SARS-CoV-2. În acest studiu, cercetătorii au folosit schele ghidate de structură și metode de altoire a epitopilor. Într-un studiu anterior efectuat de aceeași echipă de cercetare, a fost descris un protocol de calcul pentru proiectarea schelelor epitopice, care a fost folosit și în acest studiu.

În studiul actual, oamenii de știință au proiectat un imunogen SARS-CoV-2 folosind trei regiuni epitopice unice și conservate ale domeniului S2 pentru a dezvolta imitații structurale ale epitopilor. Aceste mici imitații de proteine ​​sau schele epitop au fost folosite ca imunogeni pentru un răspuns imun specific.

Principalele concluzii

Metoda actuală de proiectare a antigenului ghidat de structură oferă viteză și precizie pentru dezvoltarea vaccinului. Combinația dintre grefarea epitopului și metoda schelei a făcut posibilă crearea de vaccinuri despre care se spune că sunt foarte eficiente împotriva virușilor și a variantelor acestora. În acest studiu, oamenii de știință au raportat proiectarea de potențiali imunogeni prin țintirea regiunilor conservate ale proteinei spike SARS-CoV-2.

Oamenii de știință au proiectat imunogeni cu detalii la nivel atomic, care imită conformația epitopilor conservați non-RBD ai proteinei spike. Un studiu anterior s-a concentrat pe crearea unui imunogen folosind metoda de altoire, care a vizat regiunea moderat conservată a RBD. Imunogenul dezvoltat ar putea induce eficient anticorpi specifici structurii împotriva SARS-CoV-2.

În acest studiu, cercetătorii au raportat că datele de caracterizare biofizică și structurală ale schelelor epitopului au fost în concordanță cu datele de proiectare computațională. Un experiment de imunizare folosind un model de șoarece a arătat că imunogenul grefat cu epitop nou proiectat a indus un răspuns imun țintit.

Important, oamenii de știință au raportat că schelele epitopului ED2 și ED5 au prezentat un răspuns imunitar specific și ridicat per grefă în comparație cu alte modele imunogene. Printre acestea două, ED2 grefat cu doi epitopi diferiți a indus un răspuns imun mai mare. Această constatare implică faptul că includerea mai multor epitopi într-un singur design imunogen sau încorporarea unui amestec epitop-schelă ar putea induce un răspuns imun sporit.

Cercetătorii au observat că schelele epitopului au arătat o capacitate de neutralizare limitată în ser. Cu toate acestea, când ED2 a fost testat împotriva probelor de ser de la pacienți umani cu COVID-19, a fost observată legarea pozitivă. Oamenii de știință au efectuat diverse analize, cum ar fi cristalografia cu raze X, împrăștierea și modelarea razelor X cu unghi mic (SAX), spectroscopie circulară de dicroism (CD) și imunotestul enzimatic (ELISA) în acest studiu. Aceste analize au arătat că imunogenul sintetizat a fost stabilizat și poseda o conformație care imită epitopul nativ al schelelor epitopului.

În ciuda stabilizării conformaționale, motivul activității limitate de neutralizare a imunogenului este neclar; cu toate acestea, legarea de serul pacientului uman indică faptul că activitatea de neutralizare este specifică speciei.

Concluzie

O limitare a studiului este că numai epitopi liniari au fost incluși în proiectarea imunogenilor SARS-CoV-2. În viitor, epitopii conformaționali ar putea fi optimizați în timp ce se proiectează imunogeni pentru a provoca răspunsuri imune îmbunătățite. Rezultatele studiului actual susțin utilitatea schelelor epitopilor în dezvoltarea vaccinului.

*Notă importantă

bioRxiv publică rapoarte științifice preliminare care nu sunt revizuite de colegi și, prin urmare, nu ar trebui să fie considerate concludente, să ghideze practica clinică/comportamentele legate de sănătate sau tratate ca informații stabilite.

.

Add Comment