במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת טבע ננוטכנולוגיה, חוקרים פיתחו טכניקת חיסון ייחודית באמצעות חלקיקים דמויי וירוסים (VLPs) עם וריאציות חלבון רבות כדי להרחיב את התגובה החיסונית לזיהומים כגון תסמונת נשימה חריפה חמורה וירוס קורונה 2 (SARS-CoV-2). הם סינתזו תחומים מקושרים לקולטנים (RBDs) מווירוסי בטאקורונה דמויי SARS וחיברו אותם ל-nanocage מעוצב מבחינה חישובית, המאפשר בנייה יעילה של nanocage.
הארגון הננומטרי הוא קריטי בתכנות התגובה החיסונית, וחלקיקים דמויי וירוסים (VLPs) משפרים את התגובה החיסונית על ידי הגברת צבירת קולטני תאי B וספיגת בלוטות הלימפה. למשטרי החיסונים הנוכחיים יש הגנה מוגבלת על חיסונים, וריאציות חדשות של פתוגנים ויעילות טיפול מפוקפקת. VLPs המכילים וריאציות חלבון רבות מבטיחות להרחבת התגובות החיסוניות, אולי בהגנה מפני זנים ווירוסים חדשים כמו SARS-CoV-2. הטכניקות האחרונות משתמשות בווריאציות חלבון מסודרות באופן סטוקסטי כדי לקדם את צמיחת תאי B.
סיכום של ציר זמן ואנטיגנים עבור מערכת חיסונים זו. מחקר: חיסון פרואקטיבי באמצעות Quartet Nanocages מולטי-ויראלי כדי לעורר תגובות רחבות נגד נגיף הקורונה
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים המציאו טכניקת חיסון פרואקטיבית המבוססת על ננו-קייסים של רביעייה מרובת ויראלית. ננו-מקרים אלו יכולים להילחם בנגיפים שונים על ידי יצירת תגובות אנטי-ויראליות רחבות.
חיסון הרביעייה המרובה-ויראלית כללה RBDs מארבעה וירוסים המקושרים יחד ליצירת שרשרת פוליפפטידים. החוקרים בנו את הרביעיות האנטיגניות באמצעות SpyTag סופני שמקורן ב-Nanocages SpyCatcher003-mi3, וכתוצאה מכך ננו חלקיקים חלבוניים עם מבנים מסועפים. הם בחנו תגובות חיסוניות לנגיפים שונים של סרבקו המוצגים ב-Quartett Nanocages, נגיפים של סרבקו שלא נמצאו בשרשרת וגרסאות SARS-CoV-2 של דאגה (VOCs). הם גם שילבו גנטית RBDs מזן sarbecovirus הדומים אבולוציונית SHC014, Rs4081, RaTG13 ו-SARS-CoV-2 Wuhan Hu-1 כדי ליצור רביעייה רב-ויראלית.
הצוות השתמש במכלול חיסונים של תקע ותצוגה של פסיפס וננו-קאריגים של קוורטט כדי לבצע מולטימריזציה יעילה של RBDs יחידים או רביעיות המחוברים ל-SpyTag באמצעות יצירת קשר איזופפטידים ספונטני. הם גם יצרו את הרביעייה המולטי-ויראלית האלטרנטיבית, הכוללת SpyTag ואחריה RBDs מנגיפים שונים של sarbecovirus: pang17, RmYN02, Rf1 ו-WIV1. כדי לחקור את הקשר בין מיקום השרשרת לאימונוגניות, הם העריכו נטרול וריאציה של SARS-CoV-2 ווהאן או Delta עם מינון אנטיגן גדול פי עשרה והאדג'ובנט מבוסס סקוואלן AddaVax כדי לשפר את הנטרול.
כדי להעריך תגובות ל-RBDs במרחקים שונים מ-SpyCatcher003-mi3, החוקרים השתמשו במבחני אימונוסורבנט מקושרים לאנזימים (ELISA) על אנטיגנים של רביעיית ופאנל של נוגדנים חד שבטיים נגד SARS-CoV-2. הם גם יצרו רביעייה ללא קישורי Gly-Ser גמישים כדי להפריד בין ה-RBDs השונים ובדקו את ה-No-Linker Quartet Nanocage מול ה-Quortet Nanocage הטיפוסי.
הצוות השתמש בתגובת שרשרת פולימראז (PCR) כדי לשבט מבני RBD, אשר אושרו באמצעות רצף Sanger. מבני RBD של רביעייה שובטו באמצעות הרכבה של גיבסון ולאחר מכן הומרו לתאי E. coli BL21 (DE3) לצורך ביטוי חיידקים ומחקרי תרבית תאים. SpySwitch שימש לטיהור RBDs, Quartets ו- SpyTag-MBP, אותם העריכו החוקרים באמצעות אלקטרופורזה SDS-PAGE. הם בודדו חלבוני SARS-CoV-2 ספייק (S) על ידי כרומטוגרפיה זיקה של Ni-NTA, עיכול PNGase F ומיקרוסקופ אלקטרונים העברה (TEM). הם חילצו אנדוטוקסינים ממרכיבי החיסון והשתמשו בבדיקות חומצה ביצינצ'ונינית כדי לקבוע את הריכוזים שלהם.
א, הרכבת חיסונים של Plug-and-Display של פסיפס ו-Quartet Nanocages. מיזוג גנטי של SpyCatcher003 (כחול כהה) עם mi3 (סגול) מאפשר מולטימריזציה יעילה של RBDs בודדים או רביעיות המקושרים ל- SpyTag (ציאן) באמצעות יצירת קשר איזופפטידים ספונטני (מסומן באדום). רק כמה אנטיגנים מוצגים בסכמטיה לשם הבהירות. בעץ פילוגנטי של נגיפי סרבקו בשימוש במחקר זה, מבוסס על רצף RBD. גארגון גנטי של ה-Quortet-SpyTag הרב-ויראלי, המציין את המקור הנגיפי של RBDs, אתרי גליקוזילציה מקושרים ל-N ומיקום התג. ד, ניתוח של Quartet-SpyTag עם צביעת SDS–PAGE/Coomassie, עם או בלי PNGase F deglycosylation. ג'ל מייצג משני ניסויים עצמאיים. סמני משקל מולקולרי נמצאים ב-kDa. ה, צימוד של רביעיית RBD ל- SpyCatcher003-mi3 Nanocage ביחסי Nanocage:אנטיגן מולרים שונים, מנותח על ידי SDS–PAGE/Coomassie. ג'ל מייצג משני ניסויים עצמאיים. סמני משקל מולקולרי נמצאים ב-kDa.
תוצאות
ננוקאגים של רביעייה, ננו-חלקיקים מסועפים בעלי ארכיטקטורה מסועפת, הוכחו כמעוררים רמות משמעותיות של כיטרי נוגדנים מנטרלים כנגד נגיפים שונים של וירוסים, גם כאלה שאינם כלולים בחיסון. נוגדנים הגיבו באופן דומה ל-RBDs בננוקאג' או בקצה הענף שלהם. בקרב עכברים שעברו טיפול ב-SARS-CoV-2 S, חיסוני מאיץ באמצעות ננו-קאריגים של רביעיית משפרים את רוחב ועוצמת התגובה החיסונית המוגבלת אחרת. הרביעייה Nanocage, הכוללת את Omicron XBB.1.5 'Kraken' RBD, העלתה נוגדנים מנטרלים הקשורים למספר נגיפי סרבקו. הגודל והרוחב של השראת הנוגדנים מצביעים על כך ש-Quartett Nanocages יכול ליצור נוגדנים מנטרלים כנגד מספר וירוסים, ומתכוננים לסיכוני מחלות מגיפות חדשות.
חיסון הומוטיפי Nanocage וחיסון תחום מקשר לקולטן לא מקושר יצרו תגובות צנועות כנגד תחומים מקושרים לקולטנים ל-sarbecovirus, כאשר ה- Homotypic Nanocage מעורר את התגובות ההצלבה-תגובתיות החזקות ביותר כנגד תחומים מקושרים לקולטן RaTG13. עם זאת, חיסון עם רביעיות בלתי-מצמודות וננו-קביעות רביעיות יצר תגובות משמעותיות לכל ה-RBDs שנחקרו, כולל תגובות הטרוטופיות גבוהות ל-SARS-CoV-1 ו-BM-4831 RBDs.
הרביעייה הכפולה Nanocage, הכוללת את אותם RBDs כמו Mosaic-8, נוצרה על ידי שילוב הרביעייה והחלופה שלה עם SpyCatcher003-mi3. Quartet Nanocage וסוג הרביעייה הכפולה יצרו את הטיטרים הגבוהים ביותר של נוגדנים לאחר חיזוק, ואילו Quartet Nanocage ו-Mosaic-8 עוררו תגובות אנטי-SARS-CoV-1 דומות ובעלות עוצמה בינונית.
האימונוגנים של הקוורטט והפסיפס הפגינו קשירת נוגדנים גבוהה יותר לנגיפים זואונוטיים, בעוד שאימונוגנים XBB.1.5 סיפקו נטרול גבוה יותר של SARS2 XBB.1.5 פסאודו-וירוס, מה שמצביע על כך שה-Quartett Nanocage יכול להישמר מפני וריאנטים של בריחת נוגדנים ולעורר תגובות אנטי-ארבו-וירוס נרחבות ללא SARS-CoV -2. ננו-קיום רביעייה ללא SARS-CoV-2 יצר נוגדנים אנטי-SARS-CoV-2 וקידם תגובות ל-sarbecoviruses.
ממצאי המחקר מדגישים את היצירה של פלטפורמות חיסונים משופרות כמו Quartet Nanocages, המציעות הגנה הטרוטיפית מפני מחלות זואונוטיות המתעוררות ומאפשרות הגנה יזומה על מגיפות. ננו-קאגים אלה מעוררים נוגדנים מנטרלים כנגד אנטיגנים ויראליים. המסיסות, היציבות התרמונית, הגמישות וההתבדלות ברצף של RBDs של sarbecovirus הקלו על יצירה יעילה של רביעיות שונות. המועמדים לחיסון הראו רוחב דומה ל-Mosaic-8 או גדול ממנו, כאשר גרסאות Omicron נמנעו ביעילות מנוגדנים מנטרלים.
