En un estudio reciente publicado en vacunas NPJlos investigadores evaluaron la inmunogenicidad de dos vacunas candidatas, Pfs25 y PfCSP, basadas en la plataforma de nanopartículas lipídicas (LNP) de ácido ribonucleico mensajero (ARNm).
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La malaria, causada por el parásito. Plasmodium falciparum, es una enfermedad mortal que se cobra cerca de 627.000 vidas al año en todo el mundo. Existe una necesidad urgente de desarrollar vacunas para la erradicación de la malaria.
El parásito causante de la malaria tiene un ciclo de vida complejo que presenta múltiples etapas, cada una de las cuales los mosquitos anofelinos hembra podrían ingerir durante la alimentación de sangre, lo que lleva a P falciparum transmisión. Por ejemplo, si un mosquito Anopheles infectado inicia la infección de malaria al inyectar P falciparum esporozoítos en el huésped, que invade sus hepatocitos y produce una infección en etapa sanguínea.
Por lo tanto, el desarrollo de la vacuna contra la malaria se ha centrado en antígenos expresada durante varias etapas de su ciclo de vida. Cualquier respuesta de bloqueo de la transmisión (TBR) por una vacuna (TBV) que interviene tanto en la etapa sexual como en la del mosquito es crucial en los esfuerzos de erradicación de la malaria.
Sobre el estudio
En el presente estudio, los investigadores evaluaron las respuestas de anticuerpos a Pfs25 y PfCSP por separado y en combinación utilizando un modelo de ratón. Primero, vacunaron ratones hembra Balb/c con dosis de tres, 10 y 30 μg de Pfs25 mRNA-LNP y evaluaron las respuestas de anticuerpos provocadas. Asimismo, evaluaron las respuestas de anticuerpos provocadas por la vacuna PfCSP mRNA-LNP en ratones a dosis similares.
Luego, los investigadores vacunaron a un grupo de ratones con una combinación de ambas vacunas (10 μg de cada vacuna) para explorar la inmunogenicidad de la coinmunización con antígenos dirigidos a diferentes etapas del ciclo de vida de P falciparum. También compararon los títulos de anticuerpos específicos de antígeno debido a la coinmunización con títulos de anticuerpos en ratones vacunados solo con Pfs25 o PfCSP.
Además, el equipo realizó ensayos de alimentación de membrana estándar de mosquitos (SMFA) para evaluar la inmunoglobulina G (IgG) en el suero de las hemorragias finales de cada ratón. Con este fin, evaluaron ratones vacunados con 3 μg y 10 μg de Pfs25 mRNA-LNP tres veces y también compararon ratones que recibieron 30 μg de Pfs25 solo con receptores de la combinación (Pfs25+PfCSP) mRNA-LNP después de cuatro vacunas.
SMFA también ayudó a los investigadores a evaluar el funcionamiento eficacia de los anticuerpos provocados por dosis más bajas de la vacuna Pfs25 mRNA-LNP. Evaluaron la IgG purificada en concentraciones finales de uno, 0,5, 0,25 y 0,125 mg/ml. La IgG purificada a partir de sueros previos a la vacunación sirvió como control negativo en este experimento. También caracterizaron el isotipo del anticuerpo (relación IgG1/IgG2a) y la avidez en los sueros utilizados para el SMFA.
Inicialmente, las tres concentraciones de IgG purificada aisladas de todos los grupos que recibieron 3 μg, 10 μg y 30 μg de Pfs25 y Pfs25+PfCSP revelaron >94 % de TRA. En experimentos posteriores, evaluaron concentraciones más bajas de IgG (0,25, 0,125, 0,0625, 0,03125 mg/ml). Utilizaron el ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA) para evaluar la avidez de anticuerpos específicos de Pfs25 y sus isotipos en suero combinado de hemorragias terminales de cada grupo de ratones.
Finalmente, los investigadores evaluaron la protección conferida por PfCSP en un en vivo modelo usando esporozoitos de P. berghei, un organismo transgénico que expresa PfCSP y PbPfCSP-proteína-luciferasa verde fluorescente (GFPLuc). Durante el primer desafío (Ch1), inocularon ratones con esporozoitos de ~2000 PbPfCSP-GFPLuc cuatro semanas después de la tercera vacunación y evaluaron su carga de parásitos en la etapa hepática 42 a 44 horas después.
Resultados
El LNP de ARNm de PfCSP atacó las proteínas de los circunsporozoitos y el Pfs25 apuntó a un antígeno de la vacuna que bloquea la transmisión (TBV). A partir de dosis que oscilaban entre 0,1 μg y 30 μg, los ARNm-LNP de Pfs25 provocaron respuestas de anticuerpos cuando se administraron en un régimen de vacunación de tres dosis con cuatro semanas de diferencia. Después del cebado, las respuestas de anticuerpos fueron modestas pero aumentaron sustancialmente después del refuerzo.
Los investigadores también notaron una disminución de las células B del centro germinal en el bazo después de una dosis de Pfs25, que aumentó notablemente después del refuerzo. En las dos cepas de ratones utilizadas en el estudio, Balb/c y C57Bl/6, Pfs25 desencadenó un grupo sólido de respuestas de células T de diferenciación (CD)4 y CD8. En general, los anticuerpos contra Pfs25 mediaron la respuesta de bloqueo de la transmisión. Sin embargo, cómo la elevación en estos células T podría estar afectando a TRA y TBA merece más trabajo.
Los SMFA revelaron fuertes actividades de bloqueo e inversión de la transmisión (TRA y TBA) en medio de bajas concentraciones de IgG por las tres dosis de Pfs25 mRNA-LNP. Dosis de Pfs25 tan bajas como 0,1 μg provocaron TRA sustancial, lo que mejoró el efecto de dosis de vacuna más altas.
La vacunación con dosis posteriormente más altas de Pfs25 mRNA-LNP proporcionó TBA fuerte y funcional (> 90 %) a una concentración de IgG de 0,125 mg/ml. Aunque las actividades TRA y TBA de 10 μg de Pfs25 y 1 μg de Pfs25 fueron comparables, después del refuerzo, los 10 μg de mRNA-LNP de Pfs25 indujeron títulos de anticuerpos casi 2,5 más altos que la dosis de 1 μg. Por lo tanto, en el caso de Pfs25 mRNA-LNP, una dosis de refuerzo invocó invariablemente una actividad funcional más fuerte.
La exposición al parásito no moduló notablemente la avidez de los anticuerpos ni los isotipos. Sin embargo, curiosamente, los ratones vacunados con 30 μg de vacuna (la dosis más alta probada) tenían títulos de anticuerpos superiores con TRA menos eficaz. Además, los investigadores no tenían idea de si la infección activa causaba que los anticuerpos perdieran potencia en SMFA.
Por el contrario, PfCSP mRNA-LNP provocó respuestas de anticuerpos modestas después de una sola vacunación y respuestas cada vez más fuertes después de cada dosis siguiente o refuerzo. Cuatro dosis hicieron que los ratones inmunizados estuvieran completamente protegidos contra los desafíos de parásitos. La coinmunización de Pfs25 y PfCSP indujo respuestas de anticuerpos y actividad funcional similares a las de un solo antígeno mRNA-LNP.
Por lo tanto, proporciona evidencia de la viabilidad de combinar múltiples vacunas basadas en la plataforma mRNA-LNP sin consecuencias adversas. Aunque PfCSP por sí solo no podía conferir una protección completa, en combinación con Pfs25 mRNA-LNP, su eficacia mostró mejoras considerables durante varias generaciones.
Conclusiones
El estudio actual mostró que las dos vacunas basadas en la plataforma mRNA-LNP, Pfs25 y PfCSP, dirigidas a los antígenos de la malaria, conferían una protección inmunitaria adecuada. El tipo de vacuna anterior provocó una potente actividad neutralizante como vacunación de dosis baja y regímenes breves de inducción y refuerzo. PfCSP, por otro lado, requirió vacunación de refuerzo múltiple o un refuerzo de proteína heteróloga para proporcionar una protección completa en ratones.
Sin embargo, una vacuna dirigida al esporozoito evitará el desarrollo de gametocitos del parásito en una persona infectada; El TBV impediría la reproducción sexual de los gametocitos. La combinación de ambas vacunas dirigidas a las etapas de infección y sexual podría interrumpir efectivamente P falciparum transmisión, que es fundamental para la erradicación de la malaria.
