Protein-Nanopartikel-Impfstoff zeigt Potenzial für breitere, sichere SARS-CoV-2-Impfstoffe

Ein Nanopartikel-Impfstoff, der zwei Proteine ​​kombiniert, die Immunantworten gegen das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), das Virus, das die globale Pandemie verursacht hat, induziert, hat das Potenzial, zu einem breiteren und sicheren SARS-CoV-2 entwickelt zu werden Impfstoffe, so Forscher des Instituts für Biomedizinische Wissenschaften der Georgia State University.

Die SARS-CoV-2-Pandemie hat seit 2019 mehr als sechs Millionen Todesfälle verursacht und ist weltweit eine Belastung für die öffentliche Gesundheit. Das Virus entwickelt sich schnell, was durch das Auftreten mehrerer signifikanter Varianten gekennzeichnet ist.

Zur Bekämpfung des Virus ist das Spike-Protein (S) aufgrund seiner essentiellen Funktion und seiner zahlreichen neutralisierenden Epitope das bevorzugte Zielantigen für die Impfstoffentwicklung. Aktuelle Impfstoffe schützen jedoch nur begrenzt vor verschiedenen Varianten.

Diese an Mäusen durchgeführte Studie untersucht die Immunantworten, die durch zwei Proteine, das Spike-Protein und seine relativ konservierte Stammuntereinheit (S2) des Spike-Proteins, ausgelöst werden. Die Ergebnisse, veröffentlicht in der Zeitschrift Kleinfanden heraus, dass der Zusammenbau der beiden Proteine ​​zu doppelschichtigen Proteinnanopartikeln die Immunogenität der Proteine ​​verbessert.

„Das gesamte S-Protein wurde als Hauptantigen in Impfstoffen gegen diese anhaltende Pandemie verwendet“, sagte Dr. Baozhong Wang, leitender Autor der Studie und angesehener Universitätsprofessor am Institut für Biomedizinische Wissenschaften der Georgia State University. „Da die Zahl der Infektionen jedoch weiter steigt, sind immer mehr Varianten aufgetaucht und haben das angestammte Virus verdrängt. Aus diesem Grund sind die Wirksamkeit und der Schutz aktueller Impfstoffe ständig bedroht und müssen kontinuierlich verbessert werden.

„Im Gegensatz dazu ist der Stamm konservierter und weist weniger Mutationen über Abstammungslinien hinweg auf. Darüber hinaus könnte der Stamm eine wirksame Antikörperneutralisierung und eine starke Aktivität der antikörperabhängigen zellulären Zytotoxizität (ADCC) gegen mehrere Varianten des S-Proteins induzieren. Diese Arbeit zeigt, dass die stabilisiert Stammuntereinheit könnte ein potenzielles Antigen für einen SARS-CoV-2-Universalimpfstoff gegen unvorhersehbare Varianten sein.“

Die Studie fand eine Immunisierung mit Stamm-induzierten ausgewogenen Immunglobulin G (IgG)-Antikörpern mit starker und breiter ADCC-Aktivität, einer Art Immunreaktion, bei der infizierte Zellen mit Antikörpern beschichtet werden, die dann bestimmte Arten von weißen Blutkörperchen rekrutieren, um die infizierten Zellen abzutöten. Darüber hinaus induzierten die doppelschichtigen Protein-Nanopartikel, die aus dem Stamm und dem Spike-Protein in voller Länge konstruiert wurden, robustere ADCC und neutralisierende Antikörper als das Stamm- bzw. Spike-Protein.

Die Forscher entdeckten auch, dass Nanopartikel stärkere und ausgewogenere Serum-IgG-Antikörper produzieren als die entsprechende lösliche Proteinmischung, und dass die Immunantwort mindestens vier Monate nach der Immunisierung anhält. Mit einem durch den Stamm induzierten ausgewogeneren IgG-Isotyp-Antikörper, lang anhaltenden Immunantworten und hervorragenden Sicherheitsprofilen haben die doppelschichtigen Protein-Nanopartikel das Potenzial, zu breiteren SARS-CoV-2-Impfstoffen entwickelt zu werden, berichtet die Studie.

„Die stabilisierte, konservierte S2-Stammuntereinheit hat ihr Potenzial als universeller SARS-CoV-2-Impfstoffkandidat gegen unvorhersehbare Varianten unter Beweis gestellt“, sagte Dr. Yao Ma, Erstautor der Studie und Postdoktorand am Institute for Biomedical Sciences in Georgia Staatliche Universität. „Unsere doppelschichtigen Protein-Nanopartikel, die das Spike-Protein in voller Länge und den S2-Stamm enthalten, induzierten robuste und langfristige Immunantworten und zeigten in unseren Primärstudien ein Sicherheitsprofil, was eine Option für die aktuelle SARS-CoV-2-Impfstoffentwicklung darstellt.“

„Die Pandemie ist noch lange nicht vorbei, und es entstehen weiterhin neue Varianten, die eine massive Bedrohung für die menschliche Gesundheit darstellen. Daher muss die Aktualisierung von Impfstoffen mit der Zeit Schritt halten, um eine weitere Pandemie mit einer unvorhersehbaren neuen Variante zu vermeiden.“

Co-Autoren der Studie sind Yao Ma (Erstautor), Ye Wang, Chunhong Dong, Gilbert X. Gonzalez, Wandi Zhu, Joo Kim, Lai Wei, Sang-Moo Kang und Baozhong Wang (Seniorautor) des Instituts für Biomedizinische Wissenschaften an der Georgia State University.