מדענים מהמכון הטכנולוגי של ג'ורג'יה ואוניברסיטת ויסקונסין, ארה"ב, פיתחו חיסון רחב טווח שיכול להגן מפני וריאנטים של תסמונת נשימה חריפה חמורה של נגיף הקורונה 2 (SARS-CoV-2) כמו גם נגיפים סרבקו עטלפים.
המחקר פורסם בכתב העת תקשורת טבע.
לימוד: הגנה רחבה מפני נגיפי סרבקו קליד 1 לאחר חיסון בודד עם חיסון קוקטייל ספייק-חלבון-ננו-חלקיקים. קרדיט תמונה: Ninc Vienna / Shutterstock
רקע כללי
תסמונת נשימתית חריפה חמורה וירוס קורונה 2 (SARS-CoV-2) הוא נגיף הבטא-קורונה שהופיע לאחרונה האחראי למגפת מחלת הקורונה ההרסנית בשנת 2019 (COVID-19).
SARS-CoV-2 מכיל גליקופרוטאין ספייק על פני השטח שלו, המקיים אינטראקציה עם אנזים הממיר אנגיוטנסין (ACE2) של קולטן קרום התא המארח כדי להקל על כניסה ויראלית. זה הופך חלבון ספייק ליעד חיוני לפיתוח חיסונים.
מספר חיסונים פותחו לאורך המגיפה כדי להגביל את העברת SARS-CoV-2 וגרסאותיו המוטות מאוד. החיסון הדו ערכי של Pfizer-BioNTech הוא אחד מהפורמולציות המעודכנות הספציפיות לווריאציות עם יעילות הגנה גבוהה כנגד מגוון וריאנטים של SARS-CoV-2.
מלבד הופעתם של מגוון רחב של גרסאות SARS-CoV-2, זוהה מאגר נרחב של נגיפי סרבקו-קושרים ל-ACE2 בעטלפים, מה שמדגיש את הצורך בפיתוח חיסונים ל-pan-sarbecovirus ו-pan-betacoronavirus.
במחקר זה, מדענים פיתחו תכשירי חיסונים דו-ערכיים ותלת-ערכיים באמצעות פלטפורמת ננו-חלקיקים של חלבון ספייק ואימתו תכשירים אלה באוגרים.
עיצוב חיסון
המדענים פיתחו בעבר חיסון מבוסס ננו-חלקיקים המציג עותקים מרובים של חלבון ספייק SARS-CoV-2, שהראה יעילות הגנה גבוהה נגד SARS-CoV-2 באוגרים. במחקר הנוכחי, הם השתמשו בפלטפורמת ננו-חלקיקי חלבון ספייק זו כדי לפתח חיסון קוקטייל נגד נגיפי סרבקו-1 של ACE2 אנושיים בעלי פוטנציאל מגיפה.
הם פיתחו פאנל של פלטפורמות ננו-חלקיקים, שכל אחת מהן מציגה חלבון ספייק בודד מווירוסי סרבקו שונים (חלבון קדמוני SARS-CoV-2; ארבע גרסאות אומיקרון BA.1, BA.5, BA.2.75.2, XBB; SARS-CoV- 1; ועטלף CoV SHC014). הם קבעו את האימונוגניות של תכשירים אלה באוגרים.
הם ניתחו את הנוף האנטיגני ובחרו פורמולציה דו-ערכית אחת (שני חלבוני ספייק בולטים) ושני ניסוחים תלת-ערכיים (שלושה חלבוני ספייק בולטים) כדי לאפיין את תגובות הנוגדנים המנטרלים שלהם ויעילות ההגנה שלהם באוגרים עם וריאנטים מסוג SARS-CoV-2 אומיקרון (XBB.1) ו-BA.5) וכן קורונה עטלפים (SHC014 ו-WIV1).
אימות תכשירי חיסון
המדענים חיסנו אוגרים בתכשירי החיסון הדו-ערכיים או התלת-ערכיים בשילוב עם Alhydrogel. הם גם חיסנו קבוצה נפרדת של אוגרים עם החיסון הדו ערכי של Pfizer-BioNTech כביקורת חיובית.
ניתוח התגובות החיסוניות ההומורליות גילה שכל שלושת התכשירים יכולים לעורר ביעילות טיטר נוגדנים מנטרלים כנגד SARS-CoV-2 הקדמוני ו-OMicron וריאנט BA.5.
שני חיסונים תלת-ערכיים המכילים זן נוסף של אומיקרון גרמו לטיטרי נטרול חזקים כנגד וריאנט האומיקרון האחרון XBB.1. עם זאת, החיסון הדו ערכי הראה יעילות מנטרלת מופחתת כנגד וריאנט XBB.1.
לגבי נגיף קורונה עטלפים, כל שלושת התכשירים הראו יעילות מנטרלת שוות ערך כנגד SHC014 ו-WIV1. לעומת זאת, החיסון הדו-ערכי של Pfizer-BioNTech לא הצליח לגרום לתיטרי נוגדנים מנטרלים ניתנים לזיהוי כנגד אף אחד מהנגיפים שנבדקו.
שתי מנות של חיסון פייזר המכילות 30 מיקרוגרם של חלבון ספייק משמשות בדרך כלל לחיסון בבני אדם. עם זאת, רק חיסון בודד עם 10 מיקרוגרם של חלבון ספייק הוחל באוגרים. זה עשוי להסביר את היעדר טיטרים מנטרלים באוגרים שחוסנו בחיסון פייזר.
המדענים בדקו עוד יותר את יעילות ההגנה של שלוש תכשירי חיסון באוגרים שנדבקו בגרסאות האומיקרון BA.5 ו-XBB.1 שישה שבועות לאחר החיסון. הם בדקו טיטרים ויראליים בריאות שלושה ימים לאחר האתגר הנגיפי.
הממצאים גילו כי כל שלושת הפורמולציות מסוגלות לספק הגנה מלאה מפני שני גרסאות BA.5 ו-XXB.1. לא נצפו כיטרים ויראליים ניתנים לזיהוי בריאותם של אוגרים מחוסנים.
למרות גרימת טיטר מנטרל נמוך משמעותית כנגד XBB.1, הפורמולה הדו-ערכית הגינה באופן מלא על האוגרים מפני XBB.1. עם זאת, חיסון בודד עם חיסון פייזר לא הצליח לספק הגנה מלאה מפני BA.5 ו-XBB.1.
המדענים חקרו עוד יותר את יעילות ההגנה של הניסוח המשולש שלהם נגד קורונה עטלפים. הם גילו כי לאוגרים המחוסנים אין כיטרים ויראליים הניתנים לזיהוי בריאות, מה שמעיד על הגנה מלאה.
א אפיון SDS-PAGE של חלבוני S ביוטיניל. הג'ל הלא מעובד מוצג באיור משלים. 3. ג'ל זה הופעל פעמיים מאותו תכשיר עבור כל דגימה עם תוצאות דומות. ב סכמטי של ההתקשרות של חלבוני S ביוטיניל שונים ל-MS2-SA. (MS2: אפור בהיר, PDB 2MS2; SA: אפור כהה, PDB 3RY2; S: ירוק/כתום/סגול, PDB 6VSB) (ג) SDS-PAGE ג'ל של S ו-VLP-S עבור 614D, BA.2.75.2, XBB ו-SHC014. כל VLP-S מבושל כדי לשבש את הצימוד של streptavidin-biotin. הג'ל הלא מעובד מוצג באיור משלים. 3. ג'ל זה הופעל פעמיים מאותו תכשיר עבור כל דגימה עם תוצאות דומות. ד אפיון של VLP-614D-S (כתום), VLP-SHC014-S (ירוק), VLP-BA.2.75.2-S (אדום) ו-VLP-XBB-S (ציאן) על ידי פיזור אור דינמי. ה אפיון הקישור של נוגדנים ACE2-Fc ו-S2P6 לכל VLP-S. (ממוצע ± SD, n = 3: בדיקה עצמאית אחת עם שלושה שכפולים טכניים). צבע פס מזהה כל דגימת VLP-S (VLP-614D-S: כתום; VLP-BA.1-S: כחול כהה; VLP-BA.5-S: חום; VLP-XBB-S: ציאן; VLP-BA. 2.75.2: אדום VLP-SARS-CoV-1-S: סגול: ירוק בלבד; ו אפיון של VLP-XBB-S, VLP-614D-S, VLP-BA.2.75.2-S ו-VLP-SHC014-S על ידי מיקרוסקופיה אלקטרונית של העברת כתמים שלילית. ראשי חץ ▲ מציינים חלבוני S על משטח ה-VLP, כאשר ראשי חץ לבנים מציינים חלבוני ספייק ישרים וראשי חץ אדומים המציינים חלבוני ספייק מוטים. לפחות 70 תמונות נאספו ונותחו מהכנת VLP-S אחת עבור כל דגימה עם תוצאות דומות.
משמעות המחקר
הניסוח של ננו-חלקיקי חלבון ספייק תלת-ערכי שפותח במחקר מראה יעילות גבוהה בהשראת תגובת נוגדנים מנטרלת רחבה כנגד נגיפי סרבקו הקשורים ל-SARS-CoV-1 ו-SARS-CoV-2.
רבי קיין, אחד המחברים המקבילים לעיתון, קבע, "חיסון זה עשוי להגן לא רק מפני הזן הנוכחי שהסתובב באותה שנה, אלא גם מפני גרסאות עתידיות."
