研究者は、SARS-CoV-2感染を予防できる自己組織化三量体RBDサブユニットワクチンの開発を報告しています

Study: A self-assembled trimeric protein vaccine induces protective immunity against Omicron variant. Image Credit: Kateryna Kon/Shutterstock


コロナウイルス病 2019 (COVID-19) パンデミックの原因物質である重症急性呼吸器症候群コロナウイルス-2 (SARS-CoV-2) の出現以来、いくつかのゲノム変異が検出されています。 たとえば、現在優勢に循環している SARS-CoV-2 オミクロン バリアントには、元の SARS-CoV-2 株と比較して病原性と伝染性が強化された原因となる多くの変異が含まれています。

研究: 自己組織化三量体タンパク質ワクチンは、Omicron バリアントに対する防御免疫を誘導します。 画像著作権: Kateryna Kon/Shutterstock

バックグラウンド

Omicron 株の特徴付けにより、スパイク (S) 領域に多くのアミノ酸の置換、挿入、および欠失が存在することが明らかになりました。 この発見は、利用可能な COVID-19 ワクチンの有効性の低下に関連する懸念を引き起こしました。 これは、利用可能なすべてのワクチンが祖先株の S タンパク質に基づいて設計されているためです。

当然のことながら、このバリアントは COVID-19 ワクチンに対する広範な耐性を明らかにし、ワクチンを接種した集団に多数の画期的な感染をもたらしました。 さらに、COVID-19 から回復した個人は、この SARS-CoV-2 株に再感染していることが判明しました。

Omicron ゲノムでは、G446S、S371L、K417N、Q493R N440K、E484A などの変異の存在は、抗体中和能力の低下と関連しています。 さらに、血清反応の障害により、オミクロン受容体結合ドメイン(RBD)タンパク質で抗原性の低下が観察されました。 ブースターワクチン接種戦略も、この株に対して有効な中和抗体を高力価で誘発することができませんでした。 したがって、更新されたオミクロンの亜種に対して有効な新世代の SARS-CoV-2 ワクチンを設計することが重要です。

SARS-CoV-2 のスパイク RBD はワクチン開発の主要なターゲットですが、抗原性を改善するために、RBD をターゲットとする抗原多量体化に関連する複数の戦略が適用されています。 それにもかかわらず、RBD 多量体化アプローチは、臨床応用に関連する重大な合併症を示しました。

スパイク ヘプタッド リピート シーケンス 1 および 2 (HR1 および HR2) に存在するペプチドは、抗原性を高めるために使用できる自己組織化特性を持っています。 これらのペプチドは、自動的に 6 ヘリックス バンドル構造に集合し、RBD を三量体化して、その抗原性を高めることができます。 この概念は、バキュロ ウイルス発現システムを使用してさまざまな標的タンパク質を発現させる最近の Nature Communications の研究で調査されました。 以前は、この技術はインフルエンザやヒトパピローマウイルスに対するワクチンの開発に使用されていました。

研究について

本研究では、現在優勢に循環している Omicron バリアントを含む SARS-CoV-2 バリアントからの感染を効果的に防ぐことができる、新しい自己組織化三量体 RBD サブユニット ワクチンの開発を報告しました。 ワクチン抗原は RBD と HR を組み合わせることによって開発され、得られた RBD-HR タンパク質は溶液中で三量体に組み立てられました。

マウスモデルを使用して、RBD-HR/三量体タンパク質と MF59 様アジュバントの免疫原性を決定し、タンパク質によって誘発される抗体応答を分析しました。 マウスは、21日間隔のプライムブーストワクチン接種レジメンに続いて、新たに処方されたRBD-HR /三量体ワクチンの異なる用量で筋肉内免疫化されました。 対照群には、リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) または 10 μg RBD-HR/三量体タンパク質をアジュバントなしで注射した。 血清サンプルは、ワクチン接種から 7 日目、14 日目、56 日目、および 100 日目に採取されました。

主な調査結果

RBD-HR/三量体ワクチンを単回投与したマウスは、7 日目に RBD 特異的 IgG レベルの上昇を誘発しました。免疫の初期段階では、抗体応答の結合は用量依存性を示しました。増加したアジュバント配合RBD-HR/三量体ワクチン用量を注射したマウスで力価が観察された。

興味深いことに、アジュバントを含む低用量のワクチンでも、2 回のワクチン接種後に高レベルの抗 RBD IgG を誘導することができました。 さらに、アジュバントを含まないグループ、すなわちRBD-HR/三量体ワクチン接種を受けたマウスは、最終免疫後に強いIgG抗体応答を生成しました。 3回のワクチン接種後の抗RBD抗体の同等のエンドポイント力価が推定されました。

この研究では、アジュバントで処方された10μgのRBD-HR/三量体がすべての実験に使用されました。 このワクチン製剤は、複数の動物モデルにおいて、プロトタイプ、ベータ、デルタ、アルファ、およびオミクロン株に対して有効な高レベルの中和抗体産生を示しました。

現在の研究では、HR 融合 RBD タンパク質が L452R および T478K 変異を含み、それが自己集合して三量体になり、それによって高レベルの中和抗体を誘導することが明らかになりました。 これらの抗体は、オミクロン株を含む SARS-CoV-2 変異体による感染を効果的に防ぐことができます。

結論

アジュバントを含む新たに処方された RBD-HR/三量体タンパク質は、堅牢な T 細胞および持続的な体液性免疫応答を誘導することができました。 HR の自己組織化機能を利用すると、三量体化によって RBD の免疫原性が大幅に改善されました。 研究者は、この目的のために非 SARS-CoV-2 ウイルス配列を導入する必要はありませんでした。 HR は SARS-CoV-2 バリアント間で高度に保存されているため、このワクチン製剤は、既存の SARS-CoV-2 バリアントの広範なスペクトルだけでなく、将来のバリアントに対しても有効であり続ける可能性があります。



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