Noul tip de vaccin cu ARNm este mai eficient și mai puțin costisitor de dezvoltat

Un studiu publicat în npj Vaccines evaluează potențialul unui nou vaccin cu ARN mesager trans-amplificabil (TA-mRNA), conceput să exprime o proteină spike consensuală a virusului SARS-CoV-2. Cercetarea a fost realizată în contextul necesității stringente de a dezvolta vaccinuri eficiente împotriva unui spectru larg de variante virale, inclusiv cele care scapă imunității induse de vaccinurile clasice.
De la apariția sa în 2019, SARS-CoV-2 a suferit o evoluție genetică rapidă, ducând la apariția mai multor variante de interes și de îngrijorare. Multe dintre aceste variante – inclusiv Delta și Omicron – au prezentat o capacitate crescută de transmitere și de evitare a răspunsului imun. Vaccinurile existente, în special cele bazate pe varianta ancestrală B.1, au oferit protecție limitată împotriva variantelor emergente.

În acest context, tehnologia TA-mRNA – care permite replicarea internă a ARN-ului codificator al antigenului printr-un replicaz viral coadministrat – oferă perspective promițătoare prin creșterea eficienței și reducerea dozei necesare. Mai mult, utilizarea unei proteine spike consensuale – o secvență derivată din alinierea conservată a variantelor virale – ar putea asigura o acoperire imunitară mai largă.

Despre studiu

Cercetătorii au proiectat un vaccin TA-mRNA format din două componente:

• o secvență mRNA care codifică replicaza virusului encefalitei ecvine venezuelene (VEEV)
• o secvență mRNA separată care codifică o proteină spike consensuală a SARS-CoV-2.

Această proteină consensuală a fost obținută prin alinierea secvențelor din nouă variante virale. Similaritatea dintre spike-ul consensual și variantele Alpha-Delta a fost de peste 98%, iar pentru variantele Omicron a fost între 96,6–97,2%. Pentru stabilizarea formei prefuzionale a spike-ului, au fost introduse mutații cunoscute, precum substituțiile prolinice multiple și modificări ale situsului de clivaj S1/S2.

Vaccinurile au fost testate în celule epiteliale umane (A549) pentru validarea expresiei proteinelor și, ulterior, în modele murine transgenice care exprimă receptorul hACE2. Au fost dezvoltate trei formulări:

• vaccin clasic mRNA (20 μg spike mRNA/dose)
• TA-mRNA cu doză mare (0,5 μg spike mRNA + 20 μg replicază)
• TA-mRNA cu doză mică (0,05 μg spike mRNA + 20 μg replicază)

Rezultate

Imunogenitate și neutralizarea virală

Toți șoarecii vaccinați au generat un răspuns robust de anticorpi neutralizanți. Formularea TA-mRNA cu doză mare, deși conținea de 40 de ori mai puțin ARN codificator pentru spike, a indus titruri de anticorpi comparabile cu cele ale vaccinului clasic. Valorile log2 ale titrurilor VN au fost:

• 7,32 pentru vaccinul mRNA clasic,
• 6,82 pentru TA-mRNA cu doză mare,
• 4,32 pentru TA-mRNA cu doză mică.

În testele cu pseudovirusuri corespunzătoare mai multor variante (B.1, Alpha, Beta, Gamma, Delta, Omicron BA.1), vaccinul TA-mRNA cu doză mare a indus titruri ED50 cuprinse între 131,3 și 188,0, dovedind neutralizarea eficientă a tuturor variantelor testate.

Protecție post-provocare

După expunerea intranazală la SARS-CoV-2 Omicron BA.1, șoarecii vaccinați cu TA-mRNA doză mare au avut o reducere >10× a titrului viral pulmonar comparativ cu șoarecii martor, similar vaccinului clasic. Valorile medii ale încărcăturii virale au fost:

• 5,50 log10 copii N1 în grupul martor,
• 3,10 în grupul mRNA clasic,
• 4,53 în TA-mRNA doză mare,
• 5,11 în TA-mRNA doză mică.

Titlurile de virus infecțios (TCID50) din plămân au fost, de asemenea, semnificativ reduse în grupurile mRNA clasic și TA-mRNA doză mare. Interesant, eficiența TA-mRNA a fost obținută cu o cantitate de 40 de ori mai mică de ARN spike față de vaccinul standard.

Analiză transcriptomică: efectele replicazei VEEV

Studiul a relevat că replicaza VEEV suprima expresia unor gene cheie implicate în răspunsul antiviral (precum IFNB1, IFNL2/3, CCL5). Supresia semnificativă a căilor de semnalizare ale interferonilor de tip I și a fosforilării STAT sugerează un mecanism prin care replicaza ar putea favoriza traducerea și exprimarea proteinei spike, reducând interferențele imunologice timpurii.

Această modulare imună ar putea avea un rol dublu: creșterea eficienței vaccinului și potențiala atenuare a reacțiilor inflamatorii post-vaccinale. Totuși, impactul pe termen lung al acestui efect imunosupresor rămâne de investigat.

Concluzii

Vaccinul TA-mRNA care utilizează o proteină spike consensuală a demonstrat un profil imunologic excelent în modelul murin, oferind protecție largă împotriva variantelor SARS-CoV-2 cu o doză antigenică mult redusă. Principalele avantaje ale acestei platforme includ:

• Neutralizare extinsă a variantelor, inclusiv Omicron;
• Reducerea cu până la 40× a dozei de mRNA antigenic;
• Supresia temporară a răspunsului antiviral, favorizând exprimarea antigenului;
• Posibilitatea de multiplexare și modificări independente ale componentelor mRNA, ceea ce permite o flexibilitate crescută în proiectarea vaccinului.

Totuși, studiul nu a inclus administrarea vaccinului în vehicule lipidice (LNP), iar imunitatea împotriva variantelor ulterioare BA.1 necesită validare suplimentară. De asemenea, eventualele răspunsuri imune împotriva replicazei trebuie monitorizate în cazul utilizării repetate.

În ansamblu, vaccinul TA-mRNA cu spike consensual reprezintă un pas major în direcția dezvoltării unui vaccin universal anti-coronavirus, cu potențial aplicabil și pentru alți viruși ARN emergenți.