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A vacina combina três tecnologias – foco imunológico, nanopartículas de automontagem e entrega de DNA – em uma única plataforma pela primeira vez. |
Nova vacina de nanopartículas SARS-CoV-2 combina nanopartículas de foco imunológico e automontagem para obter proteção mais potente
Projetada para usar DNA para instruir as células a fazer vacina in vivo, e pode ser armazenada à temperatura ambiente, facilmente transportada para locais remotos
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A primeira geração de vacinas COVID-19 foi altamente eficaz, mas também tem limitações: sua eficácia pode diminuir sem uma dose de reforço e pode ser menos eficaz contra algumas variantes. Agora, os cientistas do The Wistar Institute desenvolveram uma vacina mais direcionada que, em estudos com animais, mostra uma proteção mais forte, mais ampla e mais durável em uma única dose baixa.
A vacina combina três tecnologias – foco imunológico, nanopartículas de automontagem e entrega de DNA – em uma única plataforma pela primeira vez.
Além de suas outras vantagens, a vacina pode ser armazenada à temperatura ambiente, tornando potencialmente mais fácil de transportar para locais remotos ou em desenvolvimento do que as vacinas de mRNA existentes, que requerem armazenamento a frio especializado.
"Esta é uma das primeiras vacinas de próxima geração que terão recursos mais avançados e proteção mais ampla", disse Daniel Kulp, Ph.D. , professor associado do Centro de Vacinas e Imunoterapia do Instituto Wistar e autor correspondente do estudo.
O artigo, “A entrega de ácido nucleico de nanopartículas de SARS-CoV-2 focadas no sistema imunológico conduz uma imunogenicidade rápida e potente capaz de proteção de dose única”, foi publicado na revista Cell Reports .
As vacinas existentes incluem um domínio de ligação ao receptor não modificado da proteína spike SARS-CoV-2. A nova vacina inclui um domínio de ligação ao receptor racionalmente projetado usando metodologias de design computacional e baseadas em estrutura. O domínio de ligação ao receptor projetado bloqueia locais de 'distração imune' e, portanto, pode provocar níveis mais fortes de anticorpos neutralizantes e protetores.
Os pesquisadores então usaram proteínas de automontagem natural para formar nanopartículas que exibem esses imunógenos altamente projetados. Ao se organizarem em estruturas que lembram um vírus real, as nanopartículas são mais facilmente reconhecidas pelo sistema imunológico e transportadas para os centros germinativos, onde ativam as células B que produzem anticorpos protetores.
Usando tecnologia de entrega de vacina de ácido nucleico semelhante ao mRNA, a vacina de nanopartículas é codificada no DNA e entregue nas células, dando instruções genéticas para o corpo construir o imunógeno internamente. Trata-se de um avanço em relação às vacinas tradicionais que devem ser fabricadas em fábricas especializadas por meio de complexos processos de produção de vacinas. Em contraste com outras vacinas, o Dr. Kulp observou que uma vantagem da plataforma de DNA é que ela não requer refrigeração e também pode ser rapidamente reformulada para atingir novas variantes.
Em modelos animais, os pesquisadores descobriram que a vacina de nanopartículas com foco imunológico entregue ao DNA produzia níveis muito mais altos de anticorpos neutralizantes do que a vacina que não era focada no sistema imunológico.
“Uma dificuldade com as vacinas atuais é que os anticorpos neutralizantes diminuem com o tempo”, disse Kulp . A vacina de nanopartículas produziu respostas duráveis após uma única imunização por seis meses em camundongos, ao contrário do que estamos vendo com as vacinas atuais de SARS-CoV-2 em pessoas.
O teste final para candidatos à vacina SARS-CoV-2 é a proteção contra a morte em experimentos de desafio SARS-CoV-2. Os pesquisadores descobriram que, em um modelo de desafio letal, 100% dos camundongos que receberam a vacina de nanopartículas com foco imunológico foram protegidos da morte com uma única dose baixa. A maioria dos camundongos que receberam a vacina padrão não focada no sistema imunológico morreu dentro de 10 dias após o desafio.
A avaliação da vacina foi realizada em camundongos do tipo selvagem e camundongos geneticamente modificados para imitar o sistema imunológico humano, observou ele.
Mesmo sem ser atualizada, a vacina focada no sistema imunológico mostrou um nível comparável de produção de anticorpos ao Delta e outras variantes, disse Kulp. Isso se deve em parte à própria abordagem de foco imunológico, observou ele; ao bloquear partes do domínio de ligação receptivo com a finalidade de inibir anticorpos não neutralizantes, também bloqueia muitas das áreas afetadas por mutações de proteínas spike. Estudos sobre a variante Omicron estão em andamento.
Os pesquisadores estão buscando financiamento para iniciar os testes da vacina em humanos.
Co-autor David B. Weiner, Ph.D. , vice-presidente executivo, diretor do Vaccine & Immunotherapy Center e o WW Smith Charitable Trust Professor in Cancer Research, no The Wistar Institute, disse que a vacina pode fornecer um passo necessário para melhorar a proteção contra o COVID-19.
“Os efeitos atuais da vacina na redução da transmissão de variantes preocupantes do SARS-CoV-2, incluindo Delta e Omicron, podem ser melhorados por sua amplitude de proteção, bem como por sua potência imunológica”, disse Weiner . “Este estudo demonstra que o uso de uma abordagem de ácido nucleico combinada com a montagem estrutural in vivo de uma nanopartícula com foco imunológico em glicano gera proteção e neutralização únicas contra diversas variantes preocupantes em uma formulação de economia de dose. Estudos adicionais desta abordagem de vacina para SARS-CoV-2 parecem oportunos e importantes”.
Coautores : Kylie M. Konrath, Kevin Liaw, Yuanhan Wu, Xizhou Zhu, Susanne N. Walker, Ziyang Xu, Neethu Chokkalingam, Nicholas J. Tursi, Mansi Purwar, Emma Reuschel, Drew Frase, Benjamin Fry e Ami Patel de Wistar; Katherine Schultheis, Igor Maricic, Viviane M. Andrade, Kate E. Broderick, Laurent MPF Humeau e Trevor RF Smith da Inovio Pharmaceuticals; Himanshi Chawla e Max Crispin da Universidade de Southhampton; Jianqiu Du e Alan Moore da Universidade de Indiana; Jared Adolf-Bryfogle e Jesper Pallesen do Institute for Protein Innovation; Matthew Sullivan da Universidade da Pensilvânia; e Christel Iffland da Ligand Pharmaceuticals.
Trabalho apoiado por: Wistar Coronavirus Discovery Fund e CURE/PA Department of Health grant SAP# 4100083104, COVID/PA Department of Human Services grant SAP# 4100089371, NIH/NIAID CIVICs grant 75N93019C00051, Wistar Coronavirus Discovery Fund, Wistar SRA 16-4 / Inovio Farmacêutica; Universidade de Indiana.
Informações de publicação: A entrega de ácido nucleico de nanopartículas SARS-CoV-2 com foco imunológico impulsiona imunogenicidade rápida e potente capaz de proteção de dose única, Cell Reports , 2022.
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