В недавнем исследовании, опубликованном в журнале Virology , исследователи оценили иммуногенность вакцин-кандидатов на основе ДНК против коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) у мышей.

Фон

Заражение SARS-CoV-2, возбудителем пандемии коронавирусной болезни 2019 (COVID-19), приводит к респираторным симптомам, обычно сопровождающимся утомляемостью, лихорадкой, кашлем, одышкой, острой пневмонией и анорексией. Вирус использует белок шипа (S) для проникновения в клетку-хозяин, связываясь с ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2) на клетках.

Белок S включает в себя множество нейтрализующих эпитопов, которые можно использовать для дизайна/разработки вакцин. Несколько вакцин против COVID-19 были разрешены для иммунизации человека, а многие другие все еще находятся на разных стадиях разработки/клинических испытаний.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи оценили потенциал ДНК-вакцины против SARS-CoV-2 и определили соответствующий антиген и режим дозирования. Первый человеческий изолят SARS-CoV-2 в Южной Корее был пассирован и оттитрован как бляшкообразующие единицы (БОЕ) в клетках Vero. Последовательность гена S была оптимизирована с использованием алгоритма Оптимального гена для усиления его экспрессии.

Были сконструированы четыре вакцины-кандидата, которые экспрессировали 1) полноразмерный белок S, укороченный белок S без 2) цитоплазматического (SΔCD) или 3) трансмембранного (SΔTM) доменов и 4) только субъединицу S1. Лидерную последовательность тканевого активатора плазминогена (tPA) присоединяли к N-концу для усиления экспрессии in vivo. Оптимизированную последовательность расщепляли эндонуклеазами и клонировали в pVax1, вектор экспрессии млекопитающих.

NOW Foods, жидкий лецитин из подсолнечника, 473 мл (16 жидк. унций)

Мышей C57BL/6 трижды с интервалом в три недели инокулировали ДНК-вакцинами-кандидатами. Вакцину вводили в переднюю большеберцовую мышцу мышей. Вскоре после этого в мышцу вводили электроды с двумя иглами для электропорации in vivo. Образцы крови собирали через четыре и семь недель после первой вакцинации.

Они провели анализ нейтрализации вируса и определили титр нейтрализующих антител (nAb) как коэффициент разбавления, соответствующий 50% снижению образования бляшек по сравнению с контролем. Вкратце, 60 БОЕ SARS-CoV-2 смешивали с равным объемом двукратно разведенного образца сыворотки мышей, которым заражали клетки Vero. Анализ экспрессии цитокинов проводили с использованием иммуноферментного анализа мышиного интерферона (IFN)-γ (ELISpot).

Результаты

Авторы отметили, что общее количество антител к S1- и S2-специфичному иммуноглобулину G (IgG) было высоким через две недели после вакцинации у мышей, получавших полноразмерные вакцины S, SΔCD и SΔTM. Более того, уровни IgG повышались при введении дополнительных доз. Полноразмерная S-ДНК-вакцина вызывала более высокие титры nAb, чем другие вакцины-кандидаты. Точно так же уровни цитокинов были выше у реципиентов полноразмерной вакцины S ДНК.

Это означало, что удаление цитоплазматического или трансмембранного домена белка S или субъединицы S2 приведет к плохим гуморальным ответам. Поскольку полноразмерная S-вакцина была наиболее эффективным антигеном, авторы провели дополнительные эксперименты для определения подходящей дозы этой вакцины. Мышей разделили на три группы для получения 5, 20 или 50 мкг полноразмерной S-вакцины. Животные, получившие дозу вакцины 50 мкг, показали самые высокие уровни антител.

Кроме того, анализы нейтрализации вируса выявили более высокие титры nAb у животных, принимавших 50 мкг схемы, чем у других. Титры nAb были значительно выше после третьей дозы, чем после второй вакцинации. Хотя все мыши продемонстрировали значительно повышенные уровни цитокинов независимо от дозировки по сравнению с контролем, у мышей, вакцинированных более высокими дозами (50 или 20 мкг), были более высокие уровни IFN-γ, чем у мышей, которым вводили 5 мкг того же антигена.

Выводы

Авторы разработали четыре вакцины-кандидата на основе ДНК с использованием белка S из первого корейского изолята SARS-CoV-2. Последовательность гена была оптимизирована, и лидерная последовательность tPA была связана с N-концом (S) для эффективности трансляции. Исследование показало, что общее количество антител IgG было выше у мышей, вакцинированных полноразмерным S и укороченным S без трансмембранных или цитоплазматических доменов, чем у мышей, иммунизированных S1.

Полноразмерная S-вакцина индуцировала значительно более высокие титры nAb, чем другие вакцины-кандидаты, за исключением вакцины SΔCD. Они отметили, что любая доза (5, 20 или 50 мкг) полноразмерного S вызывала адекватные титры IgG и nAb. Однако 5 или 20 мкг вакцины приводили к сходным титрам, а самая высокая протестированная доза вакцины индуцировала максимальные титры антител.

В заключение исследование показало, что ДНК-вакцина против SARS-CoV-2 индуцирует клеточный и гуморальный иммунный ответ. Необходимы дальнейшие исследования для изучения защиты, обеспечиваемой этой вакциной, от инфекции SARS-CoV-2.