Des chercheurs du MIT, du Ragon Institute de MGH, du MIT et de Harvard ont développé un vaccin qui induit une forte réponse anticorps contre le SRAS-CoV-2 à l'aide d'une particule d'administration semblable à un virus fabriquée à partir d'ADN.
Le vaccin, qui a été testé sur des souris, consiste en un ADN contenant de nombreuses copies d’antigènes viraux. Le vaccin, appelé vaccin particulaire, imite la structure du virus. La plupart des travaux antérieurs sur les vaccins particulaires reposaient sur des échafaudages protéiques, mais les protéines utilisées dans ces vaccins génèrent souvent des réponses immunitaires inutiles qui détournent le système immunitaire de sa cible.
Dans des études chez la souris, les chercheurs ont découvert que les échafaudages d’ADN n’induisaient pas de réponse immunitaire, permettant au système immunitaire de concentrer la réponse anticorps sur l’antigène cible.
"Ce que nous avons découvert dans ce travail, c'est que l'ADN n'induit pas d'anticorps qui détournent l'attention de la protéine en question", a déclaré Mark Bathe, professeur de bio-ingénierie au MIT. "Il est concevable que les cellules B et le système immunitaire soient entièrement entraînés sur l'antigène cible, et c'est exactement ce que vous voulez : que le système immunitaire se concentre au laser sur l'antigène d'intérêt."
Les chercheurs affirment que cette approche, qui stimule fortement les cellules B, les cellules qui produisent des anticorps, pourrait faciliter le développement de vaccins contre des virus difficiles à cibler comme le VIH, la grippe et le SRAS-CoV-2. Contrairement aux lymphocytes T stimulés par d’autres types de vaccins, ces lymphocytes B peuvent durer des décennies, offrant ainsi une protection à long terme.
"Nous souhaitons déterminer si nous pouvons permettre au système immunitaire de générer des niveaux plus élevés d'immunité contre les agents pathogènes contre lesquels les approches vaccinales traditionnelles protègent, comme la grippe, le VIH et le SRAS-CoV-2", a déclaré Daniel Ringwood, professeur agrégé à la Harvard Medical School et chercheur principal au Ragon Institute. "Cette idée de découpler la réponse à un antigène cible de la plateforme elle-même est une astuce immunologique potentiellement puissante que nous pouvons désormais exploiter pour aider à orienter ces décisions de ciblage immunologique dans une direction plus ciblée."
Bathe, Lingwood et Aaron Schmidt, professeur agrégé à la Harvard Medical School et chercheur principal au Ragon Institute, sont les auteurs principaux de l'article publié aujourd'hui (30 janvier) dans la revue Nature Communications. Les principaux auteurs de l'article comprennent l'ancien postdoctorant du MIT Eike Christian Wamhoff, le postdoctorant du Ragon Institute Larance Lonza, l'ancien étudiant diplômé de Harvard Jared Feldman, l'étudiant diplômé du MIT Grant Knapp et l'ancien étudiant diplômé de Harvard Blake Hauser.
Les vaccins particulaires sont généralement constitués d’une nanoparticule protéique dont la structure est similaire à celle d’un virus et peut contenir de nombreuses copies d’un antigène viral. Cette haute densité d’antigènes produit une réponse immunitaire plus forte que les vaccins traditionnels car le corps le perçoit comme similaire au vrai virus. Des vaccins particulaires ont été développés contre quelques agents pathogènes, notamment l’hépatite B et le virus du papillome humain, et un vaccin particulaire contre le SRAS-CoV-2 a été approuvé pour une utilisation en Corée du Sud.
Ces vaccins sont particulièrement efficaces pour activer les cellules B, les amenant à produire des anticorps spécifiques aux antigènes vaccinaux. "De nombreuses personnes dans le domaine de l'immunologie sont très intéressées par les vaccins particulaires car ils peuvent produire une forte immunité humorale, qui est une immunité basée sur les anticorps, différente de l'immunité basée sur les lymphocytes T, et les vaccins à ARNm semblent stimuler plus fortement l'immunité des lymphocytes T", a déclaré Bathe.
Un inconvénient potentiel de ce vaccin, cependant, est que les protéines utilisées dans les échafaudages stimulent souvent l’organisme à produire des anticorps contre les échafaudages. Cela empêche le système immunitaire de mettre en place une réponse robuste comme il le devrait, a déclaré Bhatt.
"La neutralisation du virus SARS-CoV-2 nécessite un vaccin qui génère des anticorps contre la partie du domaine de liaison au récepteur de la protéine de pointe virale", a-t-il déclaré. "Lorsque de tels anticorps sont affichés sur des particules à base de protéines, le système immunitaire reconnaît non seulement la protéine du domaine de liaison au récepteur, mais également toutes les autres protéines qui ne sont pas pertinentes pour la réponse immunitaire qu'il tente de susciter."
Un autre inconvénient potentiel est que si la même personne reçoit plus d’un vaccin porté par la même structure protéique, comme un vaccin contre le SRAS-CoV-2 puis un vaccin contre la grippe, son système immunitaire est susceptible de réagir immédiatement à la structure protéique car elle est déjà prête à y réagir. Cela pourrait affaiblir la réponse immunitaire à l’antigène contenu dans le deuxième vaccin.
"Si vous deviez utiliser des particules à base de protéines pour immuniser contre un virus différent, tel que la grippe, le système immunitaire deviendrait alors obsédé par l'échafaudage protéique sous-jacent qu'il a déjà vu et pour lequel il a généré une réponse immunitaire", a déclaré Bathe. "Cela pourrait réduire la qualité de la réponse anticorps du corps à l'antigène réel."
Comme alternative, le laboratoire de Bathe a développé des échafaudages fabriqués à l'aide de l'origami d'ADN, une méthode qui permet un contrôle précis de la structure de l'ADN synthétique et permet aux chercheurs d'attacher diverses molécules, telles que des antigènes viraux, à des endroits spécifiques.
Dans une étude de 2020, Bart et Darrell Irvine, professeur de bio-ingénierie et de science et ingénierie des matériaux au MIT, ont découvert qu'un échafaudage d'ADN portant 30 copies d'un antigène du VIH pouvait générer une forte réponse en anticorps dans les cellules B cultivées en laboratoire. Cette structure est le meilleur choix pour activer les cellules B car elle est très similaire à la structure des virus à l’échelle nanométrique, qui présentent de nombreuses copies de protéines virales à leur surface.
"Cette méthode est basée sur le principe de base de la reconnaissance de l'antigène des lymphocytes B, à savoir que si l'antigène est affiché sur un tableau, il peut favoriser la réponse des lymphocytes B et augmenter la quantité et la qualité de la production d'anticorps", a déclaré Lingwood.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs sont passés à un antigène composé de la protéine de liaison au récepteur pour la protéine de pointe de la souche originale du SRAS-CoV-2. Lorsqu’ils ont injecté le vaccin aux souris, ils ont constaté qu’elles développaient des niveaux élevés d’anticorps contre la protéine de pointe, mais aucun anticorps contre l’échafaudage de l’ADN.
En revanche, les vaccins basés sur une protéine d’échafaudage appelée ferritine et recouverts d’antigènes du SRAS-CoV-2 ont produit de nombreux anticorps contre la ferritine et le SRAS-CoV-2.
"Les nanoparticules d'ADN elles-mêmes ne sont pas immunogènes", a déclaré Lingwood. "L'utilisation d'une plate-forme à base de protéines générera des réponses d'anticorps à titre tout aussi élevé contre la plate-forme et l'antigène d'intérêt, ce qui complique la réutilisation de la plate-forme à mesure que le corps en développe une mémoire immunitaire de haute affinité."
Réduire ces effets hors cible pourrait également aider les scientifiques à atteindre leur objectif de développer un vaccin qui induit des anticorps largement neutralisants contre toute variante du SRAS-CoV-2 ou même contre tous les coronavirus, le sous-genre de virus qui comprend le SRAS-CoV-2 et les virus qui causent le SRAS et le MERS.
À cette fin, les chercheurs étudient si un échafaudage d’ADN auquel sont attachés plusieurs antigènes viraux différents peut induire des anticorps largement neutralisants contre le SRAS-CoV-2 et les virus apparentés.
Source compilée : ScitechDaily