Het ontwerp van een nanodeeltjesgriepvaccin blijkt veelbelovend in vroege tests

Bestaande griepvaccins bieden slechts een beperkte, seizoensgebonden bescherming omdat ze zich richten op zeer veranderlijke eiwitten op het virus. Wetenschappers van Scripps Research hebben nu een vaccin ontworpen dat breed zou moeten werken tegen influenza A-stammen – een van de twee soorten griepvirussen die normaal gesproken bij mensen circuleren.

Het nieuwe vaccinontwerp, beschreven in een artikel met de titel “Single-Component Multilayered Self-Assembling Protein Nanoparticles Displaying Extracellulaire domeinen van Matrix Protein 2 as a Pan-influenza A Vaccine” in ACS Nano op 21 november gebruikt een relatief onveranderlijk influenza A-eiwitfragment, M2e, en presenteert dit op zelfassemblerende nanodeeltjes om het immuunsysteem beter te betrekken.

De sterke resultaten van het vaccin in de eerste dierproeven wijzen op de mogelijkheid van een universeel griepvaccin dat langdurige bescherming biedt tegen ernstige ziekten door zowel gewone als nieuwe griepstammen.

“Dit experimentele vaccin heeft het potentieel om bescherming te bieden tegen diverse seizoensgriep A-stammen, maar ook tegen toekomstige opkomende stammen die pandemieën zouden kunnen veroorzaken”, zegt senior studieauteur Jiang Zhu, Ph.D., universitair hoofddocent bij de afdeling Integratieve Structurele en Computationele Wetenschappen. Biologie bij Scripps Research.

De co-eerste auteurs van de studie waren postdoctoraal onderzoeksmedewerker Keegan Braz Gomes, Ph.D., en stafwetenschapper Yi-Nan Zhang, Ph.D., beiden van het Zhu Lab.

M2e is het kleine, externe deel van M2, een eiwit ingebed in de buitenste envelop van griepvirussen. Omdat M2 een cruciale rol speelt in de levenscyclus van het griepvirus, zijn M2e en M2e grotendeels hetzelfde, van de ene griep A-stam tot de andere. Het feit dat het onder alle stammen zo goed ‘geconserveerd’ is, suggereert dat M2e een goed doelwit zou kunnen zijn voor een breed effectief griepvaccin.

In de praktijk is het richten op M2e een uitdaging gebleken. Eerdere vaccins tegen M2e hebben geen sterke en duurzame bescherming getoond, vooral omdat dit eiwitfragment te klein is om het immuunsysteem zeer effectief te kunnen aanspreken. Het nieuwe vaccin van Zhu en zijn team is ontworpen om dit nadeel te ondervangen.

Net als andere vaccins die het Zhu Lab de afgelopen jaren heeft ontwikkeld – waaronder vaccins tegen het HIV-, SARS-CoV-2- en Hepatitis C-virus – presenteert het nieuwe vaccin virale eiwitten aan het immuunsysteem, niet als individuele losse eiwitkopieën, maar eerder gemonteerd op grote hoeveelheden vaccins. nanodeeltjes. Dit op nanodeeltjes gebaseerde ontwerp “lijkt” voor het immuunsysteem meer op een echt virus, wat leidt tot een grotere immuunstimulatie. De nanodeeltjes zijn zelfassemblerend, zeer stabiel en eenvoudig te vervaardigen met behulp van biotechnologische methoden; elk is bezaaid met tientallen kopieën van het beoogde virale eiwit.

In de nieuwe studie begonnen de onderzoekers met een op nanodeeltjes gebaseerd ontwerp dat een versie van M2e gebruikte van een mensinfecterende influenza A-stam, H1N1. Dit beschermde tien op de tien muizen tegen opeenvolgende blootstelling aan hoge doses aan het levende H1N1-virus en een heel andere influenza A-stam, genaamd H3N2. Daarentegen bezweken niet-gevaccineerde muizen snel aan virale blootstelling, net als de meeste muizen die waren gevaccineerd met een niet-nanodeeltjesversie van M2e.

Het team behaalde vergelijkbare veelbelovende resultaten voor een pandemie-stopper-ontwerp met een mix van M2e-eiwitten van influenza A-virussen van mensen, vogels en varkens. Ze ontdekten ook dat hun M2e-dragende nanodeeltjes in de lymfeklieren van muizen achterbleven, waardoor de immuunreacties gedurende vele weken werden gestimuleerd, terwijl niet op nanodeeltjes gemonteerde M2e-eiwitten binnen enkele uren na injectie uit de lymfeklieren werden verwijderd.

“Dit suggereert een zeer aanhoudende betrokkenheid bij het immuunsysteem, waarvan we hopen dat ons ontwerp het duurzaamheidsprobleem zal kunnen overwinnen dat werd gezien bij eerdere op M2e gerichte vaccins”, zegt Zhu.

Over het geheel genomen, voegt hij eraan toe, tonen de resultaten het potentieel aan van het op M2e-nanodeeltjes gemonteerde ontwerp om in grote lijnen te beschermen tegen influenza A-virussen.

Een toekomstige versie, zegt Zhu, zou influenza B M2e-eiwitten kunnen toevoegen, wat leidt tot een echt pan-influenzavaccin. Als een dergelijk vaccin effectief blijkt te zijn, zou het vermogen van de griep om ernstige ziekten en pandemieën met massale sterfte te veroorzaken aanzienlijk kunnen worden belemmerd – waardoor de griep zelfs in gevallen met een hoog risico kan worden teruggebracht tot zoiets als een milde verkoudheid.

Uvax Bio, een spin-off vaccinbedrijf van Scripps Research, maakt gebruik van eigen platformtechnologie die is uitgevonden in het laboratorium van Dr. Zhu bij Scripps Research om profylactische vaccins voor verschillende infectieziekten te ontwikkelen en op de markt te brengen. Zhu en het bedrijf overwegen nu hun opties om het nieuwe M2e-ontwerp te vertalen naar een commercieel griepvaccin.