DNA cepljenje povzroči zaščitno imunost proti okužbi s SARS CoV-2 pri hrčkih

Nov 17, 2023

Povzetek

Razvoj učinkovitih cepiv proti COVID-19 je hitra potreba za svetovno javno zdravje. Konični protein koronavirusa 2 hudega akutnega respiratornega sindroma (SARS-CoV-2) je glavna tarča cepiva proti COVID-19. Za hiter odziv na izbruh pandemije SARS-CoV-2 je cepivo na osnovi nukleinske kisline nova možnost, poleg tradicionalnega cepiva z inaktiviranim virusom ali cepiva z rekombinantnimi beljakovinami. Tukaj poročamo o DNK cepivu, ki vsebuje spike gen za dostavo z elektroporacijo. Koničasti geni SARS-CoV in SARS-CoV-2 so bili kodonsko optimizirani za izražanje celic sesalcev in nato klonirani v vektorje izražanja celic sesalcev, imenovane pSARS-S oziroma pSARS2-S. Ekspresija koničastega proteina je bila potrjena z imunoblotingom po prehodni ekspresiji v celicah HEK293T. Po imunizaciji so bili zbrani serumi za analizo titra antigen specifičnih protiteles in nevtralizirajočih protiteles. Ugotovili smo, da sta imunizacija proti pSARS-S in pSARS2-S povzročila podobne ravni protiteles proti S2 SARS-CoV-2. Nasprotno pa je protitelesa proti receptorski vezavni domeni SARS-CoV-2 povzročila samo imunizacija proti pSARS2-S. Nadalje smo ugotovili, da lahko imunizacija proti pSARS2-S, ne pa tudi imunizacija pSARS-S, povzroči zelo visoke titre nevtralizirajočih protiteles proti SARS-CoV-2. Nadalje smo analizirali odzive T-celic, specifične za protein SARS-CoV-2 S, in ugotovili, da so bili imunski odzivi pristranski proti Th1. Pomembno je, da bi lahko imunizacija s pSARS2-S pri hrčkih povzročila zaščitno imunost proti izzivu SARS-CoV-2 in vivo. Ti podatki kažejo, da bi lahko bilo cepljenje z DNK obetaven pristop za zaščito pred COVID-19.


Desert ginseng—Improve immunity (23)

Cistanche koristi – krepi imunski sistem

Avtor Povzetek

SARS-CoV-2 še naprej ogroža svetovno zdravje in razvoj cepiva SARS-CoV-2 je nujna prednostna naloga za zaustavitev epidemije COVID-19. Tukaj smo razvili DNK cepiva, ki vsebujejo spike gen iz SARS-CoV-2 in dostavljena z elektroporacijo. Opazili smo, da je cepivo DNK povzročilo dolgotrajen humoralni odziv proti SARS-CoV-2, izzvana serumska protitelesa pa so učinkovito blokirala vezavo SARS-CoV-2 RBD na njegov vstopni receptor (ACE2). Pomembno je, da je cepivo DNK povzročilo močne Th1-pristranske imunske odzive proti SARS-CoV-2, kar bi lahko zagotovilo zaščitni učinek z malo stranskimi učinki. Nazadnje smo dokazali, da je cepivo SARS-CoV-2 DNA zagotovilo zaščitno učinkovitost proti okužbi s SARS-CoV-2 pri sirskih hrčkih. Naše ugotovitve kažejo, da bi lahko bilo cepljenje z DNK koristen pristop za obvladovanje pandemije COVID-19 v bližnji prihodnosti.

Uvod

Nastajajoča nalezljiva bolezen COVID-19, ki jo povzroča koronavirus 2, povezan s hudim akutnim respiratornim sindromom (SARS-CoV-2), je imela znatne gospodarske posledice v državah, ki jih je v letih 2019–2020 prizadel izbruh bolezni [1]. Po vsem svetu je bilo do marca 2021 več kot 118 milijonov potrjenih primerov COVID-19 in več kot 2,6 milijona ljudi je umrlo zaradi COVID-19 [2]. Svetovna stopnja smrtnosti je približno 2,2 %. Čeprav je stopnja umrljivosti zaradi SARS-CoV-2 nižja kot pri okužbi z MERS-CoV in SARS-CoV, je njegova prenosljivost večja. Več cepiv proti COVID-19 je bilo odobrenih za nujno uporabo decembra 2020, vendar pandemija COVID-19 od tega pisanja ostaja mednarodna grožnja.

Desert ginseng—Improve immunity (23)

cistanche tubulosa - izboljšanje imunskega sistema

Protein Spike (S) je površinski protein koronavirusa, ki je odgovoren za procese vezave virusa na gostiteljski receptor za angiotenzinsko pretvorbo encim 2 (ACE2), vstop v celico in zlitje virusne celične membrane za sproščanje virusne RNA v gostiteljske celice. Med strukturnimi proteini SARS-CoV je spike protein dominantni antigen, ki inducira nevtralizirajoča protitelesa [3]. Na podlagi prejšnjih študij o SARS in MERS je bilo dokazano, da cepiva na osnovi S proteina inducirajo nevtralizirajoča protitelesa in T-celični imunski odziv na koronaviruse ter ščitijo živali pred okužbo z virusom [45]. Zaradi visoke imunogenosti proteina S je lahko potencialna tarča za razvoj cepiva SARS-CoV-2 [57]. Kandidate za cepivo proti COVID{0}} bi lahko razvili z uporabo inaktiviranega virusa, rekombinantnih ali sintetičnih virusnih komponent, rekombinantnega virusa ali virusne mRNA ali DNA. Slednji pristop je še posebej privlačen, ker je mogoče virusno DNK proizvesti hitro in enostavno dostaviti po vsem svetu brez sistema hladne verige. Poleg tega bi lahko popolnoma sintetična DNA, pridobljena iz sekvence, ki kodira virusni protein, inducirala tako humoralni kot celično posredovani imunski odziv proti patogenom.89].

Cepivo DNA je idealna platforma za cepivo z več prednostmi, vključno z enostavno zasnovo in proizvodnjo, stabilnostjo pri različnih temperaturah in nizkimi proizvodnimi stroški. Zato je platforma cepiva DNA primerna za hitro in obsežno proizvodnjo med izbruhi nalezljivih bolezni. Prejšnje študije so poročale, da lahko cepiva DNA učinkovito stimulirajo celične in humoralne odzive proti patogenom v izzivalnih modelih [10]. Poleg tega so nedavne klinične študije pokazale, da so cepiva DNK varni in učinkoviti kandidati za zdravljenje ali preprečevanje nalezljivih bolezni, kot so HIV-1, virus zika, virus ebole, MERS-CoV in virusi gripe [11]. Ker se je pandemija COVID-19 močno in globalno razširila, so nedavne študije poročale, da so cepiva DNK izzvala za antigen specifične odzive T-celic in nevtralizirajoča protitelesa ter dodatno zaščitila živali pred izzivom SARS-CoV-2 [1213].

Glavni izziv DNK cepiv je slaba učinkovitost dostave DNK v celice za izražanje antigena in posledično slaba učinkovitost cepiv. Za povečanje učinkovitosti dostave DNK lahko uporabimo fizikalne ali kemične metode. Fizikalne metode vključujejo visokotlačni zračni tok (tj. Biojector), dostavo DNK, prevlečene z zlatimi delci, z gensko pištolo, nizom mikroiglic in elektroporacijo (EP). Kemijske metode vključujejo liposome, virosome, nanodelce in peptide, ki prodrejo v celice [14]. V izbruhu virusa Zika leta 2015 je bilo cepivo Zika DNA, dostavljeno z elektroporacijo, v 7 mesecih razvito v prvo fazo kliničnega preskušanja [15]. EP v kombinaciji z DNK cepljenjem močno poveča učinkovitost DNK cepiv [1618]. Zaradi uspešnih rezultatov poskusov na živalih po DNA cepljenju z EP je bilo razvitih veliko različnih elektroporacijskih naprav za ljudi, vključno s Cellectra® (Inovio Inc., ZDA) in TriGrid® (Ichor Medical Systems, ZDA).

Ta študija opisuje cepljenje z DNK z EP, ki lahko povzroči nevtralizirajoče protitelesa in Th1-pristranske imunske odzive. Hrčki, imunizirani s to tehniko, so ustvarili nevtralizirajoča protitelesa proti SARS-CoV-2. Poleg tega so imunizirani hrčki pokazali zaščitno imunost pri izzivu z virusom SARS-CoV-2.

Metode

Etična izjava

Vse protokole poskusov na živalih je odobril Odbor za institucionalno oskrbo in uporabo živali (IACUC) NHRI (št. protokola: NHRI-IACUC-109077-A).

Celične linije

Ledvična celična linija HEK293T človeškega zarodka je bila gojena v Dulbeccovem modificiranem Eagleovem mediju (DMEM, GIBCO), dopolnjenem z 10 % toplotno inaktiviranega fetalnega govejega seruma (FBS, HyClone), 100 U/mL penicilina/streptomicina (GIBCO) in 2 mM L-glutamina (GIBCO). Celice Vero smo gojili v mediju M199 (GIBCO) s 5 % FBS pri 37 stopinjah.

Titracija virusa

Različice SARS-CoV-2 (hCoV-19/Taiwan/4/2020 in hCoV-19/Taiwan/78/2020 (različica D614G)) so bile pridobljene iz centrov za nadzor bolezni (CDC). ) v Tajvanu. Virus je bil pomnožen v celicah Vero, gojenih v mediju M199, dopolnjenem z 2 ug/ml TPCK-tripsina (Sigma) pri 37 stopinjah. Titer virusa smo določili glede na 50-odstotni infektivni odmerek tkivne kulture (TCID50) z uporabo standardne metode [19]. Na kratko, celice Vero smo zasejali (2,4 × 104 celic/na vdolbino) v 96-plošče z vdolbinicami in jih gojili v mediju M199 s 5 % FBS pri 37 stopinjah 24 ur, da se je oblikovala enoplast. Naslednji dan so bile pripravljene serijske 10-kratne razredčitve in razredčeni virus (100 μL/vdolbino) je bil dodan monoslojem celic Vero z osmimi ponovitvami na razredčino. Po 4 dneh inkubacije pri 37 stopinjah so zabeležili z virusom povzročene citopatske učinke (CPE) v vsaki vdolbinici in rezultate izrazili kot TCID50/mL po metodi Reeda in Muencha. Vsi poskusi s SARS-CoV-2 so bili izvedeni v laboratoriju stopnje biološke varnosti 3 (BSL-3) in jih je odobril tajvanski CDC.

Desert ginseng—Improve immunity (10)

Cistanche koristi – krepi imunski sistem

Kliknite tukaj za ogled izdelkov Cistanche Enhance Imunity

【Vprašajte za več】 E-pošta:cindy.xue@wecistanche.com/Whats App: 0086 18599088692/Wechat: 18599088692

Konstrukcija in karakterizacija plazmida

Sekvence DNK, ki kodirajo polne geni SARS-Spike (pristopna številka GenBank DQ412574) in SARS-CoV-2 spike gene (pristopna številka GenBank: MN908947), so bile optimizirane za uporabo mišjega kodona in sintetizirane s strani GenScript Biotech. Različni fragmenti S (tRBD, tRBDTM, tSARS2-S, tSdTM) so bili prav tako konstruirani in posamično pomnoženi s PCR. Vsi geni so bili subklonirani v klinično uporabljen vektor pVAX1 s Kozakovim zaporedjem, vključenim v 5' konec genov. Plazmid smo transformirali v DH5 E. coli za pomnoževanje plazmida. Plazmide smo ekstrahirali in očistili z uporabo kolonskega sistema Qiagen brez endotoksina (EndoFree Plasmid Mega Kit).

Prehodna ekspresija in Western blot

Celice HEK293T smo transficirali z navedenimi DNA plazmidi z uporabo reagenta PolyJet™ (SignaGen Laboratories) po protokolu proizvajalca. 24 ur po transfekciji smo celične lizate pobrali in podvrgli elektroforezi na 8 % SDS-PAGE. Proteine ​​smo nato prenesli na PVDF membrane in popivnali s poliklonalnimi protitelesi zajčjih anti-spike (40592-T62, Sino Biological). Kot sekundarno protitelo so uporabili s hrenovo peroksidazo (HRP) konjugirana anti-kunčja protitelesa. Specifične proteine ​​na membrani smo vizualizirali z ECL reagentom (Thermo Scientific).

Imunizacija živali

Miši BALB/c, C57BL/6 in sirijski hrčki so bili pridobljeni iz Nacionalnega laboratorijskega centra za vzrejo in raziskovanje živali (Taipei, Tajvan). Miši ali hrčki so bili uporabljeni med 6. in 12. tednom starosti. Anestezirane miši ali hrčke smo cepili s 100 μl raztopine, ki je vsebovala navedeno DNK v 3-tedenskem intervalu, čemur je sledila elektroporacija z elektroporatorjem BTX (ECM830) z uporabo dvoigelnih elektrod (premera 5- mm ( BTX 45–0121)). Intramuskularno elektroporacijo smo izvedli pri konstantni napetosti 75 V z 10 impulzi pri 50 msec/pulz in 100 msec intervalih med impulzi. Vzorce krvi miši in hrčkov smo zbrali s submandibularnimi oziroma retroorbitalnimi vzorci krvi. Vse živali so bile nameščene v Centru za laboratorijske živali Nacionalnega zdravstvenega raziskovalnega inštituta (NHRI) in vzdrževane v skladu z institucionalnimi protokoli oskrbe živali.

Imunski test

Prisotnost S-specifičnih protiteles v serumu smo določili z ELISA testom. Na kratko, 50 μL 4 ug/mL rekombinantnega proteina (Sino Biological) v 0.1 M karbonatnem pufru (pH 9,5) je bilo prevlečenih na 96-mikroplošče z vdolbinicami z inkubacijo čez noč pri 4 stopnja . Prevlečene plošče smo dvakrat sprali z 0,05 % Tween 20 v PBS in nato blokirali s 3 % BSA v PBS pri sobni temperaturi 2 uri. Razredčene serume imuniziranih živali smo nanesli na vdolbinice pri sobni temperaturi za 2 uri. Po dodatku HRP-konjugiranega kozjega protimišjega IgG (Thermo Scientific) ali HRP-konjugiranega kozjega protihrvaškega IgG proti hrčku (Arigo Biolaboratorie) je bil test razvit z uporabo SureBlue TMB 1-Component Peroxidase Substrate (KPL). Absorbanco smo izmerili z ELISA čitalnikom pri 450 nm.

Nevtralizacija okužbe z virusom SARS-CoV-2

Celice Vero so bile zasejane (2,4×104 celic/vdolbino) v 96-plošče z vdolbinicami za 24 ur, da so tvorile enosloj. Preimunski serumi in antiserumi proti SARS-CoV-2 S proteinu so bili predhodno obdelani pri 56 stopinjah 30 minut, da se uničijo toplotno labilne nespecifične virusne inhibitorne snovi. Serume smo razredčili do začetne razredčitve 1/20 z medijem M199, dodali v vdolbino, ki je vsebovala 200 TCID50 virusa SARS-CoV-2 v volumnu 0,2 ml, in nato 2 uri inkubirali pri 37 stopinjah. Nato je bila zmes virusa in seruma inokulirana na enosloje celic Vero in inkubirana pri 37 stopinjah. Za vsako razredčitev seruma smo pripravili štirikratnike. Značilnosti CPE v vsaki vdolbinici so bile zabeležene po 4–5 dneh inkubacije. Nevtralizacijski titer je bil sorazmeren z najvišjo razredčino seruma, ki je preprečila okužbo pri 50 % štirikratnih inokulacij.

ACE2 tekmovanje ELISA

Tekmovalni test ELISA ACE2 je bil izveden z uporabo kompleta za serološki test titra anti-SARS-CoV-2 Neutralizing Antibody (ACROBiosystems) v skladu s priporočenim protokolom. Na kratko, 96-plošče z vdolbinicami so bile prekrite z 0.5 ug/mL SARS-CoV-2-S RBD proteinom čez noč pri 4 stopinjah. Ploščo smo sprali in blokirali z blokirnim pufrom pri 37 stopinjah 1,5 ure. Po treh izpiranjih je bil v vdolbinice dodan biotinilirani humani ACE2 (0.12 ug/mL), čemur je sledilo razredčenje vzorcev seruma in inkubacija pri 37 stopinjah 1 uro. Za ustvarjanje standardne krivulje je bilo kot referenca uporabljeno nevtralizirajoče protitelo proti SARS-CoV-2, ki je priloženo kompletu. Ploščo smo sprali in v vsako vdolbinico dodali delovno raztopino streptavidin-HRP za 1 uro pri 37 stopinjah. Ploščo smo nato sprali in test razvili z inkubacijo z delovno raztopino substrata TMB pri 37 stopinjah 20 minut. Reakcijo smo ustavili s priloženo raztopino za zaustavitev. Absorbanco smo izmerili z ELISA čitalnikom pri 450 nm. Kompetitivno delovanje serumskih protiteles je bilo izraženo kot ustrezna raven referenčnega protitelesa.

Test proizvodnje citokinov

Odzive T-celic so ocenili z uporabo citokinskega ELISA. Splenocite iz imuniziranih miši smo nasadili z gostoto 5×106 celic na vdolbino v 24-plošče z vdolbinicami. Celice so bile 3 dni stimulirane s 5 ug/mL rekombinantnega SARS-CoV-2 Spike proteina (ACROBiosystems) pri 37 stopinjah. Supernatant smo pobrali in testirali na proizvodnjo citokinov. Mišje IL-2, IL-5, IL-13 in IFN- so kvantificirali z ELISA z uporabo ujemajočega se protitelesnega kompleta (Invitrogen) v skladu z navodili proizvajalca.

Živalski izziv

Sirski hrčki (n=8 na skupino) so bili intramuskularno imunizirani z injekcijo z iglo plazmidne DNA (100 ug/žival), čemur je sledila elektroporacija BTX, kot je omenjeno zgoraj. Štiri tedne po zadnjem cepljenju so hrčke intranazalno izzvali s 105 TCID50 SARS-CoV-2 (hCoV-19/Taiwan/4/2020) v 50 μL pod anestezijo z izofluranom. Njihovo telesno težo (n=4 na skupino) so beležili vsak dan 9 dni po izzivu. Štiri hrčke v vsaki skupini so žrtvovali 3. dan po izzivu za kvantifikacijo virusne obremenitve. Za določitev virusne obremenitve v pljučih smo tkiva leve pljuče homogenizirali v 2 ml PBS z uporabo gentleMACS® Dissociator (Miltenyi Biotec). Po 5-minutnem centrifugiranju pri 600 x g smo očiščeni supernatant pobrali za titracijo živega virusa (test TCID50) in kvantifikacijo virusne RNA.

Kvantifikacija obremenitve virusne RNA

Očiščeni supernatant homogeniziranega levega pljučnega tkiva hrčkov, okuženih s SARS-CoV-2-, je bil pobran za odkrivanje virusne obremenitve. Ekstrakcija RNA je bila izvedena na supernatantu tkiva, liziranem s TRIzol LS (Ambion), in 10 ng RNA je bilo uporabljeno kot matrica za reakcije RT-qPCR. RT-qPCR je bil izveden na sistemu QuantStudio 6 Flex Real-Time PCR (ABI) z uporabo kompleta KAPA PROBE FAST Universal One-Step qRT-PCR (KR1282, Roche) s primerji in sondami, specifičnimi za SARS-CoV-2 (E_Sarbeco Naprej: ACAGGTACGTTAATAGTTAATAGCGT, E_Sarbeco Nazaj: ATATTGCAGCAGTACGCACACA, E_Sarbeco Sonda: FAM-ACACTAGCCATCCTTACTGCGCTTCG-BHQ1) [20].

Cistanche deserticola—improve immunity (7)

Prednosti cistanche tubulosa- okrepiti imunski sistem

Statistična analiza

Statistični podatki so bili pridobljeni s programsko opremo GraphPad Prism. Statistično pomembnost diferencialnih ugotovitev med eksperimentalnimi skupinami smo določili z dvostranskim Mann-Whitneyevim testom. Razlike so veljale za statistično pomembne, če je bila p-vrednost Manjša ali enaka 0,05.

Rezultati

Konstrukcija plazmida in ekspresija antigena kandidatov za cepiva

Ustvarjenih je bilo pet različic SARS-CoV-2 in en konstrukt SARS-CoV, ki je vseboval različne fragmente DNK, ki kodira beljakovine konic (Slika 1A). Ker je izražanje antigena močno povezano z učinkovitostjo cepiva, smo zasnovali različne fragmente beljakovinskih konic, vključno z RBD (aa319-aa541), RBD do TM (aa319-aa1236) ali konicami s transmembransko domeno (TM) delecija (aa13-aa1213), z vodilno sekvenco aktivacije plazminogena v človeškem tkivu (tPA), ki lahko poveča izločanje antigenov [21]. Domena RBD v TM lahko ohrani domeno S2, ki je pomembna za oblikovanje strukture šestih vijačnic za celično fuzijo [2223]. Ti konstrukti so bili naslednji: celotna dolžina S SARS-CoV (pSARS-S) in SARS-CoV-2 (pSARS2-S), celotna dolžina konice z vodilnim zaporedjem tkivnega plazminogena aktivator (ptSARS2-S), regija RBD (ptRBD), RBD v transmembransko domeno (ptRBDTM) in konica z izbrisom transmembranske domene (PTSD). Vektor, pSARS-S in pSARS2-S so bili transficirani v celice HEK293T in izraženi v njih. Celične lizate smo analizirali s SDS-PAGE. Celotno dolžino S je bilo mogoče zaznati pri ustrezni molekulski masi (Slika 1B). Različica S SARS2-CoV-2 z vodilnim zaporedjem aktivatorja tkivnega plazminogena je bila odkrita s poliklonskim protitelesom proti konicam. Podatki so pokazali, da je bila vsaka različica opažena pri pričakovani molekulski masi (Slika 1C). Stopnje izražanja različic ptSARS2-S, ptRBDTM in ptSdTM so bile podobne, medtem ko je bila izraženost ptRBD višja pri vseh različicah.

Fig 1. Design and expression of SARS-CoV and SARS-CoV-2 spike construct variants.  (A) Schematic diagram of SARS-CoV and SARS-CoV-2 spike construct variants. tPA, leader sequence from tissue-plasminogen activator; TM, transmembrane domain. (B, C) Western blot analysis of spike protein. HEK293T cells were transfected with the indicated plasmids (vector, pSARS-S, pSARS2-S, and S variants fused with the tPA leader sequence). The cell lysates were collected and probed with an anti-spike antibody, and an anti-β-actin antibody was used as an internal control.


Slika 1. Oblikovanje in izražanje različic konstruktov SARS-CoV in SARS-CoV-2.

(A) Shematski diagram različic konstrukta SARS-CoV in SARS-CoV-2. tPA, vodilno zaporedje iz aktivatorja tkivnega plazminogena; TM, transmembranska domena. (B, C) Western blot analiza koničastega proteina. Celice HEK293T so bile transfektirane z navedenimi plazmidi (vektor, pSARS-S, pSARS2-S in različice S, spojene z vodilno sekvenco tPA). Celične lizate smo zbrali in preizkusili s protitelesom proti konicam, protitelo proti - -aktinu pa smo uporabili kot notranjo kontrolo.

Imunogenost kandidatov za cepiva

Da bi preučili imunogenost različnih variant, so miši BALB/c dvakrat intramuskularno injicirali v 3-tedenskem intervalu 100 ug vektorja, pSARS-S in pSARS2-S, čemur je sledila elektroporacija in vivo (Slika 2A). Serume smo zbrali 4. in 6. teden po prvi imunizaciji. Podatki so pokazali, da lahko serumi živali, imuniziranih s pSARS-S in pSARS{3}}S, prepoznajo celotno dolžino regije S in S2 SARS-CoV-2 s podobnimi titri protiteles IgG (Sliki 2B in 2C). Nasprotno pa lahko serumi živali, imuniziranih s pSARS2-S, povečajo visoke titre protiteles proti RBD (SARS-CoV-2) v 4. in 6. tednu (Slika 2D), v primerjavi s skupino pSARS-S. Skladno s tem bi lahko serumi živali, imuniziranih s pSARS{1}}S, vendar ne živali, imuniziranih s pSARS-S, nevtralizirali okužbo s SARS-CoV-2 (Slika 2E). Geometrična sredina titrov (log2) nevtralizirajočih protiteles v skupini imunizacije pSARS2-S v 4. in 6. tednu je bila 9,3 oziroma 10,3. Ti rezultati so pokazali, da imunizacija pSARS-S ne more povzročiti navzkrižne nevtralizacije protiteles proti okužbi s SARS-CoV-2. Protitelesa, specifična za RBD, so bila kritična za nevtralizacijo aktivnosti proti okužbi s SARS-CoV-2. Celotna dolžina S SARS-CoV-2 lahko dejansko povzroči visoke ravni titrov nevtralizirajočih protiteles proti okužbi s SARS-CoV-2.

Fig 2. Antibody response in mice after immunization with SARS-CoV and SARS-CoV-2 S DNA vaccines.  (A) BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of indicated plasmid, followed by electroporation. Serum samples were collected at the indicated time points after the first immunization. (B-D, F, G) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein, S2 region, and RBD were evaluated by ELISA. (E, H) Vaccine-induced neutralizing antibody against SARS-CoV-2 was evaluated by neutralization assay. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Slika 2. Odziv protiteles pri miših po imunizaciji s cepivoma SARS-CoV in SARS-CoV-2 S DNA.

(A) Miši BALB/c (n=4 na skupino) smo dvakrat intramuskularno imunizirali v 3-tedenskem intervalu s 100 ug navedenega plazmida, čemur je sledila elektroporacija. Vzorci seruma so bili zbrani v navedenih časovnih točkah po prvi imunizaciji. (BD, F, G) Protitelesa proti koničastemu proteinu polne dolžine SARS-CoV-2, regiji S2 in RBD so bila ocenjena z ELISA. (E, H) S cepivom povzročeno nevtralizirajoče protitelo proti SARS-CoV-2 je bilo ocenjeno z nevtralizacijskim testom. Titri protiteles so predstavljeni kot povprečje ± SEM, titri nevtralizacije pa so izraženi kot geometrična sredina s 95-odstotnim intervalom zaupanja. *str<0.05 by the Mann-Whitney test.

Da bi dodatno raziskali, ali lahko zamenjava vodilnega zaporedja poveča izločanje beljakovin, smo uporabili vodilno zaporedje iz aktivatorja tkivnega plazminogena za spajanje različnih variant SARS-CoV-2 S proteina. Vse različice vsebujejo regijo RBD proteina SARS-CoV-2 S. Po dveh odmerkih imunizacije z DNA so serume, zbrane v 4. tednu in 6. tednu, analizirali na titre protiteles IgG in nevtralizirajočih protiteles. Imunizacija s ptSARS2-S je v 4. tednu povzročila višje titre protiteles proti proteinu S polne dolžine kot imunizacija s ptRBD, ptRBDTM in ptSdTM (S1A sl). Titri protiteles proti RBD pri imunizaciji s ptRBD so bili v 4. tednu višji kot pri imunizaciji s ptSARS2-S (1496,2 v primerjavi s 530,9, p=0.057) (S1B sl). Vendar je imunizacija proti ptRBD in ptSARS2-S povzročila podobne ravni nevtralizirajočih protiteles v 4. tednu (S1C sl). Enake rezultate so opazili pri analizi serumov v 6. tednu; Imunizacija s ptRBD je povzročila višje ravni protiteles proti RBD v primerjavi s cepljenjem s ptSARS2-S (12589,3 proti 1000,0, p=0,028), vendar enake ravni nevtralizirajočih protiteles (9,3 v primerjavi z 9,6 (log2)) (slika 2F, 2G in 2H). Ker različice tPA, spojene z vodilnim zaporedjem, niso inducirale višjih titrov nevtralizirajočih protiteles kot imunizacija pSARS2-S, smo za nadaljnjo preiskavo uporabili pSARS2-S.

Konkurenčna vezava serumskih protiteles in ACE2 na SARS-CoV-2 RBD

Da bi preverili sposobnost serumskih protiteles, da motijo ​​interakcijo ACE2-RBD, smo izvedli konkurenčni serološki test SARS-CoV-2. V tem testu so bila serumska protitelesa dodana na plošče ELISA, predhodno prevlečene s SARS-CoV-2 RBD proteinom, čemur je sledil dodatek človeškega proteina ACE2. Kot referenca je bilo uporabljeno specifično nevtralizirajoče protitelo proti SARS-CoV-2 RBD. Kot je prikazano vSlika 3, so se serumska protitelesa miši, imuniziranih s pSARS2-S, vezala na RBD in blokirala vezavo ACE2, kar je bilo enakovredno približno 353 ug/ml referenčnega protitelesa, medtem ko je bil serum pSARS-S enak 56 ug/ml referenčnega protitelesa. Zato naši podatki kažejo, da bi lahko imunizacija pSARS2-S inducirala konkurenčna protitelesa, ki učinkovito blokirajo vezavo SARS-CoV-2 RBD na receptor ACE2. Ta rezultat je bil skladen s titrom ELISA proti SARS-CoV2 RBD (Slika 2D), in podprto s študijo o razliki zaporedij RBD med SARS-CoV in SARS-CoV-2 [24].


Fig 3. Competitive activity of immunized mouse sera against the RBD/ACE2 interaction.  BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected at week 8 after the first immunization. Serum antibodies that compete with ACE2 for RBD binding were evaluated by competitive SARS-CoV-2 serology assay. The competitive activity of the mouse sera is expressed as the equivalent level of anti-RBD (SARS-CoV-2 spike protein) antibody (reference antibody). Antibody titers are presented as the mean ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Slika 3. Konkurenčna aktivnost imuniziranih mišjih serumov proti interakciji RBD/ACE2.

Miši BALB/c (n=4 na skupino) smo dvakrat intramuskularno imunizirali v 3-tedenskem intervalu s 100 ug vektorja, pSARS-S ali pSARS2-S, čemur je sledila elektroporacija. Vzorce seruma smo zbrali 8. teden po prvi imunizaciji. Serumska protitelesa, ki tekmujejo z ACE2 za vezavo RBD, so bila ocenjena s kompetitivnim serološkim testom SARS-CoV-2. Konkurenčna aktivnost mišjih serumov je izražena kot ekvivalentna raven protiteles proti RBD (SARS-CoV-2 spike protein) (referenčno protitelo). Titri protiteles so predstavljeni kot povprečje ± SEM. *str<0.05 by the Mann-Whitney test.

Dolgoročna humoralna imunost, povzročena s cepivom SARS-CoV-2 S DNA in ponujena navzkrižna zaščita proti SARS-CoV-2 z mutacijo D614G

Predvsem dolgoročno vzdrževanje titrov protiteles IgG proti S polne dolžine so opazili 20 tednov po prvi imunizaciji (Slika 4A). Geometrična sredina titrov (log2) za SARS-CoV-2 nevtralizirajoča protitelesa je dosegla 10,8 v 8. tednu po cepljenju s pSARS2-S, nekoliko pa se je zmanjšala na 9,1 v 12. tednu in na 8,8 v 20. tednu (Slika 4B). Ti rezultati kažejo, da imunizacija pSARS2-S povzroči dolgotrajen humoralni odziv proti SARS-CoV-2. Poleg tega je cepivo pSARS2-S DNA z genotipom D614 povzročilo odziv nevtralizirajočih protiteles proti virusu, ki vsebuje mutacijo D614G (Slika 4C), kar je podobno nevtralizacijskim titrom proti genotipu D614. Zato lahko pSARS2-S zagotovi navzkrižno zaščito pred najbolj razširjeno in prevladujočo različico D614G SARS-CoV-2.

Fig 4. SARS-CoV-2 S DNA vaccine induced long-term humoral immunity and cross-protection against the SARS-CoV-2 with D614G mutation.  BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized three times at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected at the indicated time points after the first immunization. (A) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein were evaluated by ELISA. (B, C) Vaccine-induced neutralizing activity against SARS-CoV-2 with D614 or G614 genotypes was evaluated by neutralization assay. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Slika 4. Cepivo SARS-CoV-2 S DNA je povzročilo dolgoročno humoralno imunost in navzkrižno zaščito proti SARS-CoV-2 z mutacijo D614G.

BALB/c miši (n=4 na skupino) smo trikrat intramuskularno imunizirali v 3-tedenskem intervalu s 100 ug vektorja, pSARS-S ali pSARS2-S, čemur je sledila elektroporacija. Vzorci seruma so bili zbrani v navedenih časovnih točkah po prvi imunizaciji. (A) Protitelesa proti koničastemu proteinu polne dolžine SARS-CoV-2 so bila ocenjena z ELISA. (B, C) S cepivom povzročeno nevtralizirajočo aktivnost proti SARS-CoV-2 z genotipoma D614 ali G614 so ovrednotili z nevtralizacijskim testom. Titri protiteles so predstavljeni kot povprečje ± SEM, titri nevtralizacije pa so izraženi kot geometrična sredina s 95-odstotnim intervalom zaupanja. *str<0.05 by the Mann-Whitney test.

Indukcija Th1- ali Th2-pristranskih odzivov

Efektorske CD{0}} T celice lahko razdelimo na dve glavni funkcionalni podskupini, Th1 in Th2, na podlagi izločenih citokinov ob aktivaciji. Celice Th1 proizvajajo vnetne citokine (IFN-) in sodelujejo pri celično posredovanem imunskem odzivu proti intracelularnim bakterijam in virusom, medtem ko celice Th2 izločajo predvsem pomagajo celicam B proizvajati protitelesa, hkrati pa spodbujajo imunost, ki jo posredujejo eozinofilci (IL-5 in IL{ {9}}), kar povzroči humoralne ali alergične odzive [2526]. Poleg tega lahko mehanizmi, odvisni od celic Th2, prispevajo k povečani respiratorni bolezni, povezani s cepivom (VAERD), kot so pokazale študije kandidatov za cepivo proti SARS-CoV [2728], ki poudarjajo, da je uravnotežen odziv celic T ključnega pomena za varen razvoj cepiva proti COVID-19 [29]. Da bi rešili to težavo, smo miši BALB/c in C57BL/6 imunizirali z vektorjem, pSARS-S in pSARS2-S dvakrat v 3-tedenskem intervalu. Miši so žrtvovali 7 dni po drugi imunizaciji in splenocite 3 dni stimulirali s SARS-CoV-2 S proteinom (5 ug/mL). Pri miših BALB/c (Slika 5A–5D), je bilo izločanje citokinov tipa Th1 IFN- (19641,3 pg/mL ± 8823,5) in IL-2 (599,5 pg/mL ± 37,7) visoko po stimulaciji s proteinom S v pSARS2-S skupini za imunizacijo, vendar so bile odkrite zelo nizke ravni citokinov tipa Th2 IL-5 (18,1 pg/mL ± 11,8) in IL-13 (567,2 pg/mL ± 166,2). Podobne rezultate so opazili pri miših C57BL/6, pSARS2-S imunizacijska skupina je povzročila večjo količino IFN- (33918,8 pg/mL ± 11646,1) in IL-2 (800,3 pg/mL ± 109,5) kot tista IL-5 (4,6 pg/mL ± 2,9) in IL-13 (545,7 pg/mL ± 117,4) (Slika 5E–5H). Ti podatki kažejo, da bi pSARS2-S lahko povzročil Th1-pristranske imunske odzive.

Fig 5. T cell response in mice after immunization with pSARS-S and SARS2-S DNA vaccines.  BALB/c (A-D) and C57BL/6 (E-H) mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Splenocytes were collected at week 4 after the first immunization, and the levels of secreted IFN-γ (A, E), IL-2 (B, F), IL-5 (C, G), and IL-13 (D, H) were evaluated after restimulation with recombinant SARS-CoV-2 S protein. Antibody titers are presented as the mean ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Slika 5. Odziv celic T pri miših po imunizaciji s cepivoma pSARS-S in SARS2-S DNA.

Miši BALB/c (AD) in C57BL/6 (EH) (n=4 na skupino) smo dvakrat intramuskularno imunizirali v 3-tedenskem intervalu s 100 ug vektorja, pSARS-S ali pSARS{{ 8}}S, čemur sledi elektroporacija. Splenociti so bili zbrani 4. teden po prvi imunizaciji in ravni izločenega IFN- (A, E), IL-2 (B, F), IL-5 (C, G) in IL -13 (D, H) so ovrednotili po ponovni stimulaciji z rekombinantnim SARS-CoV-2 S proteinom. Titri protiteles so predstavljeni kot povprečje ± SEM. *str<0.05 by the Mann-Whitney test.

Profilaktična učinkovitost DNK cepiv proti SARS-CoV-2 izziv

Da bi raziskali zaščitno učinkovitost cepljenja pSARS2-S, so sirske hrčke dvakrat cepili s 100 ug DNA v 3-tedenskem intervalu in intranazalno okužili z virusom SARS-CoV-2 v 7. tednu (Slika 6A). Po imunizaciji smo 4. in 6. teden zbrali serume za analizo titra protiteles proti konicam (IgG) in titra nevtralizirajočih protiteles. Imunizacija s pSARS2-S je v 4. tednu (1584,9 v primerjavi s 50,1) in 6. tednu (1995,3 v primerjavi s 63,1) pri hrčkih izzvala višje ravni titrov protiteles proti Spike kot imunizacija s ptRBD (Slika 6B). V skladu s titri protiteles proti Spike so serumi hrčkov, imuniziranih s pSARS2-S, zvišali zelo visoke titre nevtralizirajočih protiteles (6,5 v 4. tednu in 6,4 v 6. tednu (log2)), vendar so serumi vektorskih oz. hrčki, imunizirani s ptRBD, niso (Slika 6C). Po izzivu s SARS-CoV-2 so telesno težo hrčka spremljali vsak dan. Prejšnje študije so pokazale, da je virusni titer v pljučih hrčka dosegel visoko raven 3 dni po izzivu [30]. Zato smo tretji dan žrtvovali polovico hrčkov iz vsake skupine in analizirali virusno obremenitev v pljučih. Telesna teža hrčkov, cepljenih z vektorji, se je postopoma zmanjševala in odstotek izgubljene telesne teže je bil 11,1 % 6 dni po izzivu. V nasprotju s tem je imunizacija pSARS2-S zaščitila hrčke pred izgubo telesne teže (Slika 6D). Poleg tega so titri infekcioznega virusa in število kopij virusne RNA v skupini pSARS2-S pokazali zmanjšanje za 2,29 in 1,37 log10 v primerjavi s kontrolno skupino vektorjev (Sliki 6E in 6F). Ti rezultati kažejo, da pSARS2-S imunizacija sirskim hrčkom zagotavlja zaščito pred okužbo s SARS-CoV-2.

Fig 6. Prophylactic efficacy of SARS-CoV-2 S DNA vaccine in SARS-CoV-2-infected hamsters.  (A) Time course of DNA vaccination and SARS-CoV-2 challenge. Syrian hamsters were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of control, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected by retroorbital blood sampling at weeks 4 and 6 after the first immunization. At 4 weeks after the second immunization, Syrian hamsters were intranasally challenged with 105 TCID50 SARS-CoV-2. (B) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein were evaluated by ELISA. (C) Vaccine-induced neutralizing activity against SARS-CoV-2 was evaluated by neutralization assay. (D) Body weight change (%) of the hamsters was recorded every day after the SARS-CoV-2 challenge. Virus titers (E) and viral RNA copies (F) in the lungs of SARS-CoV-2-infected hamsters at 3 days post-challenge were determined by TCID50 assay and qRT-PCR, respectively. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05, ***p<0.001 by the Mann-Whitney test.

Slika 6. Profilaktična učinkovitost cepiva SARS-CoV-2 S DNA pri hrčkih, okuženih s SARS-CoV-2-.

(A) Časovni potek cepljenja z DNK in izziva SARS-CoV-2. Sirski hrčki so bili dvakrat intramuskularno imunizirani v 3-tedenskem intervalu s 100 ug kontrole, pSARS-S ali pSARS2-S, čemur je sledila elektroporacija. Vzorce seruma smo zbrali z retroorbitalnim vzorčenjem krvi v 4. in 6. tednu po prvi imunizaciji. 4 tedne po drugi imunizaciji so sirske hrčke intranazalno okužili s 105 TCID50 SARS-CoV-2. (B) Protitelesa proti koničastemu proteinu polne dolžine SARS-CoV-2 so bila ocenjena z ELISA. (C) S cepivom povzročeno nevtralizirajočo aktivnost proti SARS-CoV-2 so ovrednotili z nevtralizacijskim testom. (D) Sprememba telesne teže (%) hrčkov je bila zabeležena vsak dan po izzivu SARS-CoV-2. Titre virusa (E) in kopije virusne RNK (F) v pljučih hrčkov, okuženih s SARS-CoV-2-, 3 dni po izzivu so določili s testom TCID50 oziroma qRT-PCR. Titri protiteles so predstavljeni kot povprečje ± SEM, titri nevtralizacije pa so izraženi kot geometrična sredina s 95-odstotnim intervalom zaupanja. *str<0.05, ***p<0.001 by the Mann-Whitney test.

Diskusija

Začetih je bilo več kot 80 kliničnih preskušanj cepiva proti COVID-19, študije imunogenosti in virusnega izziva na živalih pa so ključni koraki v procesih razvoja cepiva. DNK cepiva za okužbo s SARS-CoV-2 so intenzivno razvijali za različne pristope dostave. Elektroporacija je obetaven pristop, ki lahko izboljša dostavo DNK in antigenost imunogenov in vivo. Poročali so o dveh študijah cepiva DNA, Yu et al. [13] in Smith et al. [12]. Yu et al. found that rhesus macaques immunized with naked DNA encoding full-length S protein (without electroporation) exhibited >3.1 log10 zmanjšanja virusnih obremenitev v bronhoalveolarnem izpiranju po izzivu v primerjavi s kontrolami. Smith et al. ugotovili, da lahko imunizacija miši in morskih prašičkov z INO-4800 (ki kodira protein S polne dolžine) z elektroporacijo izzove nevtralizirajoča protitelesa proti okužbi s SARS-CoV-2 in blokira vezavo proteina S na receptor ACE2, vendar je ne zagotavlja podatkov o izzivih živali. V tem poročilu smo ovrednotili različne različice kandidatov za cepivo DNA in ugotovili, da je protein S polne dolžine (pSARS2-S) najprimernejši za nadaljnje imunološke študije. Čeprav imata SARS-CoV in SARS-CoV-2 76 % homologijo svojih S proteinov [3132], imunizacija proti pSARS-S ne more inducirati protiteles proti RBD proteina SARS-CoV-2 S ali nevtralizirajočih titrov protiteles proti okužbi s SARS-CoV-2 (Slika 2). Dejansko imajo protitelesa proti RBD pomembno vlogo pri blokiranju virusne okužbe. Vendar pa je imunizacija samo z RBD (ptRBD) povzročila visoke titre nevtralizirajočih protiteles pri miših, ne pa tudi pri hrčkih (sl.2Hin6C). Špekulirali smo, da je ta rezultat morda posledica signalnega peptida (aktivator tkivnega plazminogena), ki ne olajša izločanja proteina RBD pri hrčkih. Podroben mehanizem zahteva nadaljnje študije v prihodnosti. Opazili smo tudi, da je imunizacija s ptRBDTM (ki kodira fragment iz RBD v transmembransko domeno S) povzročila nižje titre nevtralizirajočih protiteles kot imunizacija s ptRBD (sl.2HinS1C). Rezultati lahko odražajo nestabilno strukturo proteina RBD-TM. Za nadaljnjo raziskavo imunskih odzivov Th1/Th2 so splenocite imuniziranih miši stimulirali s proteinom SARS-CoV-2 S. Ugotovili smo, da je imunizacija pSARS2-S povzročila močne Th1-pristranske imunske odzive z višjimi stopnjami izločanja IFN- -po stimulaciji (Slika 5), vendar je imunizacija pSARS-S povzročila le nizke ravni izločanja IFN- -. Ti podatki so pokazali, da navzkrižna reaktivnost odzivov celic T med koničastim proteinom SARS-CoV in SARS-CoV-2 ni visoka (Slika 5). Poleg tega je analiza IFN-ELISPOT pokazala, da je bilo odkritih manj odzivov celic T proti regiji S1 pri miših C57BL/6 in BALB/c, imuniziranih s pSARS-S (S2 sl), kar podpira tudi Smithova študija [12]. Ti podatki so pokazali, da cepivo proti SARS morda ne bo zagotovilo popolnega zaščitnega učinka proti okužbi s SARS-CoV-2. Razvoj DNK cepiv je pomemben za hiter odziv na pandemsko okužbo s koronavirusom. Zato bi lahko uspeh cepiva DNK proti SARS-CoV-2 uporabili pri drugih pojavnih nalezljivih boleznih.

Različni konstrukti, uporabljeni v DNA cepivih SARS-SoV-2, so povzročili različne ravni titrov nevtralizirajočih protiteles. Vodilno zaporedje tPA je bilo uporabljeno za povečanje ekspresije in izločanja antigena v DNA cepivih [213335]. Vendar vodilna sekvenca tPA ni bistveno povečala titrov protiteles v tem poročilu. Za nadaljnje povečanje učinkovitosti cepiva bi lahko uporabili različne vodilne sekvence, ki bi nadomestile izvorno vodilno sekvenco koničastega proteina. Vodilno zaporedje IgE je bilo uporabljeno v cepivu INO-4800 DNA in cepivu proti MERS-CoV [512]. Poleg tega lahko spremenjeno zaporedje proteinov konic poveča tudi imunogenost cepiva. Stabilizirani koničasti protein je bil zasnovan z mutacijo mesta furina in drugih regij, da se ustvari predfuzijska struktura (S-2P), ki lahko poveča izražanje koničastega proteina ~10-krat [36]. Idealno DNA cepivo bi moralo optimizirati konstrukt plazmidne DNA in sistem dostave, da se poveča raven izražanja beljakovin.

Desert ginseng—Improve immunity

cistanche tubulosa - izboljšanje imunskega sistema

Živalski modeli so ključni za razvoj cepiva proti COVID{0}}. Za oceno učinkovitosti cepiv proti COVID-19 je bilo uporabljenih več živalskih modelov, vključno s primati [1337], humane transgene miši ACE2 [38] in sirijski hrčki [39]. ACE2 sirskega hrčka je zelo podoben človeškemu ACE2 in njegova vezavna afiniteta na protein S SARS-CoV-2 je bila predvidena višja kot pri mišjem ACE2 [40]. To je razlog, zakaj so bile kot izzivalni modeli SARS-CoV-2 uporabljene človeške transgene miši ACE2, ne pa miši divjega tipa. Študije prenosa SARS-CoV-2 so pokazale, da lahko virus učinkovito okuži naivne hrčke z neposrednim stikom ali prek aerosolov [41]. Intranazalna okužba s SARS-CoV-2 se lahko razmnoži in inducira patogenezo v pljučih sirskih hrčkov [30]. This study and previous reports also showed that SARS-CoV-2 infection caused approximately a 10% reduction in the initial body weight of hamsters. Clinical manifestations of patients with COVID-19, including changes in smell and taste, and severe respiratory distress, might be accompanied by weight loss (>5 % zmanjšanje od izhodišča), kar je bilo povezano z daljšim trajanjem bolezni [42]. Te ugotovitve kažejo, da je sirski hrček tudi primeren živalski model za oceno cepiv proti COVID{0}}. Na podlagi razpoložljivosti živalskih modelov smo izbrali hrčke kot izzivalni model SARS-CoV-2 za oceno učinkovitosti cepiva. Naši podatki so pokazali, da lahko imunizacija s pSARS2-S, ne pa tudi s ptRBD, inducira visoke titre protiteles proti Spike IgG in titre nevtralizirajočih protiteles (Sliki 6B in 6C). Skladno s tem so hrčki, imunizirani s pSARS2-S, ne pa tudi hrčki, imunizirani s ptRBD, ustvarili imunski odziv proti izzivu SARS-CoV-2. Opazili smo, da lahko imunizacija ptRBD povzroči visoke ravni titrov nevtralizirajočih protiteles pri miših, ne pa tudi pri hrčkih. Nasprotujoči si rezultati so morda zato, ker sam RBD ni stabilno izražen v hrčkih. Model hrčka je bil uporabljen tudi za oceno vektorskega cepiva proti COVID-19 adenovirusa serotipa 26 (Ad26). Enkratna imunizacija s cepivom na osnovi vektorja Ad26, ki izraža stabiliziran spike protein SARS-CoV-2, ki je izzvalo nevtralizirajoče odzive protiteles in zaščitilo pred okužbo s SARS-CoV-2, je povzročilo izgubo teže, delno umrljivost in replikacijo virusa v pljučih [39]. Ti rezultati so pokazali, da je model hrčka primeren za ocenjevanje učinkovitosti cepiv proti COVID-19.

Številna prizadevanja za razvoj cepiva proti SARS-CoV-2 temeljijo na raziskovalnih izkušnjah MERS-CoV in SARS-CoV. Po vsem svetu je bilo decembra 2020 za nujno uporabo odobrenih več cepiv proti COVID-19, vključno s cepivi proti COVID-19, ki temeljijo na RNA in vektorju adenovirusa. Razpravljali smo o prednostih in slabostih različnih platform cepiv [43]. Vektorska cepiva proti adenovirusom lahko izzovejo močnejše imunske odzive kot cepiva z DNA in mRNA, vendar je njihova učinkovitost cepiva lahko zmanjšana zaradi že obstoječe imunosti proti vektorjem Ad [44]. V primerjavi z DNA cepivom potrebuje mRNA cepivo ultra nizko temperaturo za shranjevanje in transport [45]. Zato bi lahko bilo cepivo DNK potencialna platforma za cepivo, zlasti med uporabo v nujnih primerih.

Naša študija kaže na možnost cepiva DNK za uporabo pri ljudeh. Nadaljnje študije bi lahko raziskale učinkovitost tega cepiva DNA, ki se daje z intradermalno (ID) injekcijo, ki je primernejša za klinično uporabo, ker je igla za intramuskularno injiciranje pri ljudeh globoka približno 18 mm in prizadene več tkiv kot intradermalno injiciranje z EP. Poleg tega je treba učinkovitost cepiva testirati na starih miših kot modelu za starejše ljudi, ker je ta populacija še posebej močno prizadeta, ko je okužena s SARS-CoV-2. Prejšnje študije so pokazale, da je odziv celic Th2 povezan z okrepljeno boleznijo dihal (VAERD) po cepljenju z inaktiviranimi virusnimi cepivi proti RSV [46], virus ošpic [47] in SARS-CoV [2748]. Nasprotno pa poročajo o manj resnih primerih SARS-CoV, ki so posledica indukcije odziva celic Th1 [49]. Zato močni Th1-pristranski imunski odzivi, ki jih povzroči cepivo DNK, kažejo, da stranski učinki verjetno ne bodo večja težava [50]. Poleg tega so se pojavili pomisleki glede cepiv, ki temeljijo na beljakovinah, zaradi uporabe aluminijeve soli ali adjuvansov tipa emulzije olje v vodi, ki povzročajo Th2-pristranske imunske odzive in povečujejo možne stranske učinke [5152]. Če povzamemo, cepivo COVID-19 DNK bo morda igralo pomembno vlogo pri obvladovanju pandemije COVID-19 v bližnji prihodnosti.

Reference

  1. Pak A, Adegboye OA, Adekunle AI, Rahman KM, McBryde ES, Eisen DP. Gospodarske posledice izbruha COVID{0}}: Potreba po pripravljenosti na epidemijo. Front Public Health. 2020; 8: 241. pmid:325743072. Center za sistemsko znanost in inženiring (CSSE) [Internet]. Nadzorna plošča COVID-19. Univerza Johns Hopkins. [citirano 11. februar 2021]. Na voljo od:
  2. 3.Buchholz UJ, Bukreyev A, Yang L, Lamirande EW, Murphy BR, Subbarao K, et al. Prispevki strukturnih proteinov koronavirusa hudega akutnega respiratornega sindroma k zaščitni imunosti. Proc Natl Acad Sci US A. 2004;101(26):9804–9. pmid: 15210961
  3. 4. Yang ZY, Kong WP, Huang Y, Roberts A, Murphy BR, Subbarao K, et al. Cepivo DNK povzroči nevtralizacijo SARS koronavirusa in zaščitno imunost pri miših. Narava. 2004; 428 (6982): 561–4. pmid:15024391
  4. 5. Muthumani K, Falzarano D, Reuschel EL, Tingey C, Flingai S, Villarreal DO, et al. Sintetično soglasno cepivo DNA proti spike proteinom inducira zaščitno imunost proti koronavirusu respiratornega sindroma Bližnjega vzhoda pri primatih razen človeka. Sci Transl Med. 2015;7(301):301ra132. pmid: 26290414
  5. 6. Krammer F. Cepiva proti SARS-CoV-2 v razvoju. Narava. 2020; 586 (7830): 516–27. pmid:32967006
  6. 7. Khalaj-Hedayati A. Zaščitna imunost proti kandidatom za cepivo podenote SARS, ki temelji na beljakovini Spike: Lekcije za razvoj cepiva proti koronavirusu. J Immunol Res. 2020;2020:7201752. pmid:32695833
  7. 8. Lu B, Tao L, Wang T, Zheng Z, Li B, Chen Z, et al. Humoralni in celični imunski odzivi, ki jih povzročajo cepiva 3a DNA proti hudemu akutnemu respiratornemu sindromu (SARS) ali SARS podobnemu koronavirusu pri miših. Clin Vaccine Immunol. 2009; 16 (1): 73–7. pmid:18987164
  8. 9. Bower JF, Yang X, Sodroski J, Ross TM. Izzivanje nevtralizirajočih protiteles s cepivi DNA, ki izražajo topne stabilizirane glikoproteinske trimere ovojnice virusa humane imunske pomanjkljivosti tipa 1, konjugirane na C3d. J Virol. 2004;78(9):4710–9. pmid:15078953
  9. 10. Zakhartchouk AN, Viswanathan S, Moshynskyy I, Petric M, Babiuk LA. Optimizacija DNK cepiva proti SARS. DNA Cell Biol. 2007; 26 (10): 721–6. pmid:17665998
  10. 11. Gary EN, Weiner DB. DNK cepiva: zdaj je najboljši čas. Curr Opin Immunol. 2020; 65: 21–7. pmid:32259744
  11. 12. Smith TRF, Patel A, Ramos S, Elwood D, Zhu X, Yan J, et al. Imunogenost DNK kandidata za cepivo proti COVID-19. Nat Commun. 2020;11(1):2601. pmid:32433465
  12. 13.Yu J, Tostanoski LH, Peter L, Mercado NB, McMahan K, Mahrokhian SH, et al. Zaščita s cepivom DNA proti SARS-CoV-2 pri rezus makakih. Znanost. 2020; 369 (6505): 806–11. pmid:32434945
  13. 14.Jorritsma SHT, Gowans EJ, Grubor-Bauk B, Wijesundara DK. Metode dostave za povečanje celičnega vnosa in imunogenosti DNA cepiv. Cepivo. 2016; 34 (46): 5488–94. pmid: 27742218
  14. 15. Kudchodkar SB, Choi H, Reuschel EL, Esquivel R, Jin-Ah Kwon J, Jeong M, et al. Hiter odziv na nastajajočo nalezljivo bolezen – izkušnje, pridobljene pri razvoju cepiva s sintetično DNK proti virusu Zika. Mikrobi okužijo. 2018; 20 (11–12): 676–84. pmid: 2955534516. Adam L, Tchitchek N, Todorova B, Rosenbaum P, Joly C, Poux C, et al. Prirojeni molekularni in celični podpis v koži pred dolgotrajnimi T-celičnimi odzivi po cepljenju z elektroporirano DNA. J Immunol. 2020; 204 (12): 3375–88. pmid:32385135
  15. 17. Lin F, Shen X, McCoy JR, Mendoza JM, Yan J, Kemmerrer SV, et al. Nova prototipna naprava za dostavo DNK cepiva, izboljšanega z elektroporacijo, hkrati v kožo in mišice. Cepivo. 2011; 29 (39): 6771–80. pmid: 21199706
  16. 18. Williams M, Ewing D, Blevins M, Sun P, Sundaram AK, Raviprakash KS, et al. Izboljšana imunogenost in zaščitna učinkovitost tetravalentnega cepiva proti dengi DNA z uporabo elektroporacije in intradermalne dostave. Cepivo. 2019; 37 (32): 4444–53. pmid:31279565
  17. 19. Ramakrishnan MA. Določitev 50 % titra končne točke z uporabo preproste formule. Svet J Virol. 2016; 5 (2): 85–6. pmid: 27175354
  18. 20. Corman VM, Landt O, Kaiser M, Molenkamp R, Meijer A, Chu DK, et al. Odkrivanje novega koronavirusa 2019 (2019-nCoV) z RT-PCR v realnem času. Euro Surveill. 2020. pmid: 31992387
  19. 21. Kou Y, Xu Y, Zhao Z, Liu J, Wu Y, You Q, et al. Signalno zaporedje tkivnega aktivatorja plazminogena (tPA) poveča imunogenost cepiva proti tuberkulozi na osnovi MVA. Immunol Lett. 2017; 190: 51–7. pmid: 28728855
  20. 22. Xia S, Zhu Y, Liu M, Lan Q, Xu W, Wu Y, et al. Fuzijski mehanizem 2019-nCoV in fuzijski inhibitorji, ki ciljajo na domeno HR1 v koničastem proteinu. Cell Mol Immunol. 2020; 17 (7): 765–7. pmid:32047258
Morda vam bo všeč tudi