En un estudio reciente publicado en iCiencialos investigadores evaluaron el impacto de la incorporación del dominio N-terminal (NTD) del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) en la vacuna de proteína del dominio de unión al receptor (RBD).
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La evidencia reciente indica que los títulos de anticuerpos neutralizantes disminuyen después de dos vacunas contra la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19) y que la protección contra las variantes Omicron del SARS-CoV-2 altamente alteradas disminuye drásticamente tres meses después de la vacunación de refuerzo. Por lo tanto, las estrategias que involucran refuerzos de inmunización son esenciales para frenar la pandemia.
Los futuros diseños de vacunas deberían concentrarse en la respuesta humoral contra la RBD para generar altas cantidades de anticuerpos neutralizantes (NAb) y evitar la posibilidad de reactivar respuestas inmunológicas contra epítopos no neutralizantes.
Desafortunadamente, el RBD por sí mismo es un inmunógeno débil, que en la mayoría de los casos no produce cantidades sustanciales de NAb. La multimerización del RBD puede mejorar su inmunogenicidad, lo que da como resultado una mayor reticulación del receptor de células B y una mayor fagocitosis de células presentadoras de antígenos.
Sobre el estudio
En el presente estudio, los investigadores desarrollaron un vacuna de subunidades que consiste en un dímero en tándem RBD vinculado a la región N-terminal del SARS-CoV-2 proteína de espiga NTD. Al dimerizar el SARS-CoV-2 RBD e incorporar el NTD con la construcción del dímero RBD, el equipo pretendía mejorar la inmunogenicidad y la respuesta de las células T de una vacuna basada en la proteína RBD.
Los investigadores crearon una variedad de construcciones, incluidas secuencias RBD en tándem y una copia única de NTD. La primera generación de construcciones se basó en las cepas de SARS-CoV-2 Wuhan, mientras que la segunda generación se creó de acuerdo con la variante SARS-CoV-2 Delta. Los residuos de Wuhan comprendían la construcción RBD monomérica (W_RBD) y el dímero en tándem RBD (W_RBD-RBD).
Para evaluar el efecto de la arquitectura de diseño en la expresión, la unión y la estabilidad de la enzima convertidora de angiotensina-2 (ACE-2), el estudio generó controles que comprendían un monómero RBD, así como un dímero en tándem RBD perteneciente a cada cepa y un RBD. -Heterodímero NTD.
Se utilizaron pruebas de termoestabilidad (TSA) para evaluar la estabilidad y el plegamiento de las proteínas aisladas durante varios meses. La proteína candidata inicial del estudio se diseñó empleando la arquitectura RBD-RBD-NTD y posteriormente se denomina VAANZ-W RRN. Se evaluó la afinidad de unión de ACE2 por las proteínas W_RBD, W_RBD-RBD y VAANZ-W RRN.
Para evaluar si VAANZ-Δ_RRN, que contiene los dominios esenciales del dominio S1, ofrecía protección adecuada, se evaluó su eficacia protectora en un modelo animal. Esto se logró vacunando ratones con 50 g de VAANZ-Δ_RRN AddaVaxTM los días cero y 21.
El día 14, se estableció una cohorte de ratones convalecientes utilizando una dosis subletal de 102 TCID50 Cepa SARS-CoV-2 Wuhan. El día 35, los ratones fueron inoculados con 1 x 104 Se registraron TCID50 con la variante Delta y su peso corporal, así como la mortalidad.
El equipo evaluó la respuesta específica de antígeno de los ratones a la vacunación con el dímero RBD de la variante Delta (Δ_RBD-RBD) para determinar si agregar NTD dentro de VAANZ-Δ_RRN mejoraba la amplitud de la respuesta de las células T. Mediante la reestimulación de las células T con grupos de péptidos superpuestos de S1 o RBD, se evaluaron las respuestas de las células T a varias secciones de la proteína espiga.
Resultados
Los resultados del estudio mostraron que la incorporación del NTD en el extremo C-terminal del RBD mejoró la expresión. Después de la purificación, los niveles de expresión de las diversas construcciones variaron entre aproximadamente cinco y 30 mg/L del medio. En particular, todas las proteínas conservaron características TSA idénticas durante al menos cinco meses a 4 °C, lo que demuestra que las proteínas basadas en RBD son extremadamente estables a esta temperatura. La unión de ACE2 demostró que estas proteínas conservaron la estructura tridimensional observada en el SARS-CoV-2 RBD.
Según los cálculos de afinidad, la dimerización del RBD cuadruplicó su afinidad de unión a ACE2. Sin embargo, la Kd observada para todas las demás construcciones evaluadas en este estudio fue relativamente similar a menos de 2 nM, lo que indica que la presencia del dominio NTD en la proteína VAANZ-W RRN no afectó la interacción con ACE2. Todas las construcciones se plegaron apropiadamente, y la presencia del NTD en el extremo C del dímero RBD no informó ningún efecto sobre la interacción RBD/ACE2. Por lo tanto, todos los dominios permanecen libres para el direccionamiento de anticuerpos.
La infección de ratones no vacunados condujo a una rápida pérdida de peso y, para el día 16, casi el 61,5 % de los ratones infectados habían muerto. Todos los ratones inoculados con VAANZ-Δ_RRN + AddaVaxTM estaban protegidos contra la enfermedad por SARS-CoV-2 y no experimentaron pérdida de peso. Se detectaron títulos virales similares en los cornetes nasales y pulmonares de ratones inmunizados y convalecientes infectados con SARS-CoV-2.
Los ratones vacunados con VAANZ-W_RRN desafiados con la cepa SARS-CoV-2 Wuhan mostraron un nivel comparable de protección contra la pérdida de peso, con un 100 % de supervivencia de los ratones, en comparación con un 7 % de supervivencia en la cohorte no vacunada.
No hubo una variación considerable entre el número de células T productoras de interferón (IFN)-Ɣ específicas de RBD y específicas de S1 en ratones inmunizados con Δ_RBD-RBD. La vacunación con VAANZ-RRN produjo un número considerablemente mayor de células T productoras de IFN-f específicas de S1 que de células específicas de RBD. Al suministrar epítopos de células T adicionales, la incorporación de NTD en el dímero RBD mejoró considerablemente la respuesta de las células T.
Conclusión
Los hallazgos del estudio mostraron que VAANZ-Δ_RRN, una vacuna de proteína basada en RBD, es altamente inmunogénica, se expresa de manera robusta y tiene un fuerte perfil de estabilidad. El estudio demostró que la inclusión de un NTD amplió en gran medida la respuesta de las células T, lo que llevó a un aumento de las respuestas de las células T IFN-Ɣ+. Estas observaciones implican que VAANZ-Δ_RRN demostró ser una buena candidata como vacuna de refuerzo y puede proporcionar una protección más eficaz contra la infección por variantes preocupantes del SARS-CoV-2 que las vacunas basadas en RBD.
