Design af nanopartikel-influenzavaccine viser lovende i tidlige tests

Eksisterende influenzavacciner giver kun begrænset sæsonbestemt beskyttelse, fordi de er rettet mod meget foranderlige proteiner på virussen. Scripps-forskere har nu designet en vaccine, der skal virke bredt mod influenza A-stammer - en af ​​de to typer influenzavirus, der normalt cirkulerer i mennesker.

Det nye vaccinedesign, beskrevet i et papir med titlen "Enkeltkomponent flerlags selvsamlende proteinnanopartikler, der viser ekstracellulære domæner af matrixprotein 2 som en pan-influenza A-vaccine" i ACS Nano den 21. november bruger et relativt uforanderligt influenza A-proteinfragment, M2e, og præsenterer det på selvsamlende nanopartikler for bedre at engagere immunsystemet.

Vaccinens stærke resultater i indledende dyreforsøg peger på muligheden for en universel influenzavaccine, der giver langsigtet beskyttelse mod alvorlig sygdom fra både almindelige og nye influenza-stammer.

"Denne eksperimentelle vaccine har potentialet til at beskytte mod forskellige sæsonbestemte influenza A-stammer såvel som fremtidige nye stammer, der kan forårsage pandemier," siger seniorforfatter Jiang Zhu, Ph.D., en lektor i Institut for Integrative Strukturelle og Computational Biologi ved Scripps Research.

De første forfattere af undersøgelsen var postdoktorale forskningsassistent Keegan Braz Gomes, Ph.D., og stabsforsker Yi-Nan Zhang, Ph.D., begge fra Zhu Lab.

M2e er den lille ydre del af M2, et protein indlejret i den ydre kappe af influenzavirus. Fordi M2 har en afgørende rolle i influenzavirusets livscyklus, er den og M2e stort set ens fra den ene influenza A-stamme til den næste. Det faktum, at det er så godt "konserveret" på tværs af stammer, tyder på, at M2e kunne være et godt mål for en bredt effektiv influenzavaccine.

I praksis har det været en udfordring at målrette M2e. Tidligere vacciner rettet mod M2e har ikke vist stærk og holdbar beskyttelse, primært fordi dette proteinfragment er for lille til at engagere immunsystemet meget effektivt. Den nye vaccine fra Zhu og hans team er designet til at overvinde denne ulempe.

Ligesom andre vacciner, der er udviklet af Zhu Lab i de senere år - inklusive HIV-, SARS-CoV-2- og Hepatitis C-virusvacciner - præsenterer den nye vaccine virale proteiner for immunsystemet, ikke som individuelle løse proteinkopier, men snarere monteret på store nanopartikler. Dette nanopartikel-baserede design "ligner" immunsystemet mere som en rigtig virus, hvilket fører til større immunstimulering. Nanopartiklerne er selvsamlende, yderst stabile og nemme at fremstille ved hjælp af bioteknologiske metoder; hver er besat med snesevis af kopier af det målrettede virale protein.

I det nye studie begyndte forskerne med et nanopartikel-baseret design, der brugte en version af M2e fra en menneskeinficerende influenza A-stamme, H1N1. Dette beskyttede ti ud af ti mus fra sekventielle højdosis eksponeringer for levende H1N1-virus og en meget anderledes influenza A-stamme kaldet H3N2. I modsætning hertil bukkede uvaccinerede mus hurtigt under for viral eksponering, ligesom de fleste af de mus, der var vaccineret med en ikke-nanopartikelversion af M2e.

Holdet opnåede tilsvarende lovende resultater for et pandemi-stop-design med en blanding af M2e-proteiner fra menneske-, fugle- og svineinfluenza A-virus. De fandt også ud af, at deres M2e-bærende nanopartikler forblev i muselymfeknuder, hvilket stimulerede immunresponser i mange uger, hvorimod ikke-nanopartikelmonterede M2e-proteiner blev fjernet fra lymfeknuder inden for timer efter injektion.

"Dette tyder på et meget vedvarende engagement i immunsystemet, som vi håber vil gøre det muligt for vores design at overvinde holdbarhedsproblemet, der er set for tidligere M2e-målrettede vacciner," siger Zhu.

Samlet, tilføjer han, viser resultaterne potentialet af det M2e nanopartikel-monterede design til at beskytte bredt mod influenza A-vira.

En fremtidig version, siger Zhu, kan tilføje influenza B M2e-proteiner, hvilket fører til en ægte pan-influenza-vaccine. En sådan vaccine, hvis den viser sig at være effektiv, kan markant hæmme influenzas evne til at forårsage alvorlig sygdom og massedødelighedspandemier – med tendens til at reducere den til noget som en mild forkølelse selv i højrisikotilfælde.

Uvax Bio, et spin-off vaccinefirma fra Scripps Research, anvender proprietær platformteknologi opfundet i Dr. Zhus laboratorium hos Scripps Research til at udvikle og kommercialisere profylaktiske vacciner til forskellige infektionssygdomme. Zhu og virksomheden overvejer nu deres muligheder for at oversætte det nye M2e-design til en kommerciel influenzavaccine.

Flere oplysninger: Keegan Braz Gomes et al., Single-Component Multilayered Self-Assembly Protein Nanopartikler, der viser ekstracellulære domæner af Matrix Protein 2 som en Pan-influenza A-vaccine, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c06526

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af The Scripps Research Institute