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# Biologie# Immunologie

Avancées des vaccins nasaux contre la COVID-19

La recherche se concentre sur des protéines de fusion pour des vaccins nasaux ciblant le COVID-19.

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Le système respiratoire est exposé à plein de menaces extérieures, comme des germes qui peuvent provoquer des maladies graves comme le COVID-19, la grippe ou la tuberculose. C'est super important pour notre corps de lutter contre ces germes tôt, surtout dans le nez, avant qu'ils n'atteignent les poumons ou le sang. Une méthode prometteuse pour booster notre défense immunitaire, c'est les vaccins nasaux. Cette méthode profite d'un système immunitaire spécial situé dans la zone nasale.

Les vaccins nasaux ont quelques avantages par rapport aux injections classiques. Ils peuvent déclencher des réponses immunitaires à la fois dans le corps et dans le nez, ce qui est essentiel pour les germes qui entrent par le nez. De plus, les vaccins nasaux ne nécessitent pas d'aiguilles, ce qui les rend plus faciles et plus sûrs pour les patients.

Vaccins intranasaux pour la grippe et le COVID-19

Le développement des vaccins nasaux a bien réussi, surtout pour la grippe. Plusieurs vaccins nasaux, comme FluMist et Nasovac, sont déjà approuvés pour une utilisation. Ces vaccins ont prouvé qu'ils fonctionnent mieux que les vaccins normaux en créant de fortes réponses immunitaires sans avoir besoin d'ingrédients supplémentaires pour augmenter leur efficacité.

Inspirés par les succès des vaccins nasaux contre la grippe, il y a maintenant un grand intérêt pour la conception de vaccins nasaux contre le COVID-19. Les chercheurs travaillent sur différents types de vaccins nasaux, y compris ceux qui utilisent un virus inoffensif pour livrer des parties du virus COVID-19 au système immunitaire. Certains de ces vaccins ont bien performé dans les études préliminaires, montrant une sécurité et une capacité à protéger contre différentes souches de virus.

Beaucoup de vaccins nasaux actuels sont conçus en utilisant des formes atténuées de virus ou des vecteurs viraux modifiés. Bien que ces types puissent générer de solides réponses immunitaires, ils nécessitent souvent d'être conservés au froid et peuvent causer des effets secondaires indésirables. D'autres types de vaccins, comme les vaccins sous-unitaires, pourraient être plus sûrs, mais ils peuvent avoir du mal à stimuler une forte Réponse immunitaire sans ingrédients supplémentaires spécifiques. Un ingrédient très efficace pour encourager les réponses immunitaires est la toxine cholérique, mais elle est trop dangereuse pour être utilisée pour des vaccins.

Les chercheurs ont travaillé sur une méthode pour rendre la toxine cholérique sûre à utiliser comme booster de vaccin. Ils ont créé une Protéine de fusion qui conserve les parties utiles de la toxine tout en éliminant ses propriétés dangereuses. Cette nouvelle protéine fonctionne bien pour promouvoir de fortes réponses immunitaires et aider à prévenir des réactions immunitaires indésirables.

En plus de simplement mélanger cette nouvelle protéine avec des antigènes, les scientifiques peuvent aussi les combiner en une seule protéine de fusion. Cela a été fait avec des protéines provenant de divers virus, montrant de bons résultats dans les essais.

L'étude actuelle

Dans cette étude, les scientifiques visent à développer deux nouvelles protéines de fusion à utiliser comme vaccins nasaux contre le COVID-19. Ces protéines incluront des parties de la protéine de pointe du virus COVID-19, connue pour déclencher de fortes réponses immunitaires. Ils s'attendent à ce que ces nouvelles protéines soient stables et efficaces pour créer les réactions immunitaires souhaitées.

Pour y arriver, ils ont prévu d'évaluer les défis qu'ils pourraient rencontrer dans la production de ces protéines. La recherche se concentre sur l'amélioration de la façon dont ils créent et purifient les protéines de fusion pour s'assurer qu'elles peuvent être utilisées dans les développements futurs de vaccins. Leur approche peut aussi être appliquée à d'autres vaccins pour d'autres maladies.

Création des protéines de fusion

Les deux protéines développées incluent des parties de la toxine cholérique combinées avec des sections de la protéine de pointe du COVID-19. Ces protéines ont été fabriquées en utilisant des bactéries, ce qui est une pratique courante dans la production de protéines. Les chercheurs ont examiné le design et prédit comment ces protéines se comporteraient en laboratoire.

Ils ont utilisé divers outils en ligne pour comprendre le comportement, les interactions et la stabilité des protéines. Les structures de protéines attendues étaient cohérentes avec des caractéristiques connues de protéines similaires, ce qui suggère qu'elles devraient bien fonctionner.

Défis de production des protéines

En essayant de produire ces protéines dans des bactéries, les scientifiques ont rencontré des défis. Ces protéines ne restaient pas solubles comme prévu, ce qui est nécessaire pour un bon fonctionnement. Les chercheurs ont pensé que refroidir les bactéries pourrait aider, car cela a fonctionné pour d'autres protéines auparavant. Cependant, abaisser la température n'a pas augmenté la solubilité dans ce cas.

Ils ont également découvert que commencer le processus de production à un stade de croissance spécifique pour les bactéries pouvait aider certaines protéines, mais cela n'avait pas le même effet sur toutes les protéines.

Pour améliorer la solubilité, ils ont testé différentes solutions qui incluaient l'ajout de Détergents, qui sont des substances pouvant aider à dissoudre les protéines. Ils ont trouvé qu'utiliser certains types et concentrations de détergents augmentait considérablement la quantité de protéines solubles qu'ils pouvaient extraire lors de la Purification.

Processus de purification

Les scientifiques devaient également s'assurer que les protéines étaient efficacement séparées de tout le reste dans les bactéries après leur production. Ils ont testé diverses étapes pour améliorer la purification des protéines, en se concentrant sur la préservation de leur structure et de leur fonctionnalité originales.

Malgré quelques réussites, les rendements globaux - la quantité de protéine utilisable - étaient faibles. De nombreuses pertes se produisaient lors des étapes de purification. L'efficacité de la purification utilisant les techniques optimisées était encore en dessous des attentes.

Directions futures

L'étude met en évidence l'importance de développer des vaccins nasaux efficaces contre le COVID-19 en utilisant ces protéines de fusion. Il existe de nombreuses maladies avec des épitopes connus qui peuvent aussi être ciblés. Cette approche permet une réponse rapide aux nouvelles maladies qui pourraient surgir à l'avenir, car les informations génétiques virales nécessaires peuvent être obtenues rapidement.

Les résultats de cette étude peuvent aider à guider d'autres recherches sur les vaccins intranasaux, non seulement pour le COVID-19 mais aussi pour d'autres maladies infectieuses. En affinant la façon de produire et purger ces protéines, les scientifiques peuvent ouvrir la voie au développement de vaccins sûrs et efficaces pour une gamme de menaces sanitaires.

Conclusion

En résumé, cette recherche se concentre sur le développement de deux nouvelles protéines de fusion comme vaccins nasaux potentiels contre le COVID-19. Ces protéines ont été créées en utilisant des bactéries, mais elles ont rencontré des défis pour rester solubles et correctement fonctionnelles. L'ajout de détergents au processus de purification a considérablement amélioré la solubilité, mais le rendement global reste faible.

Les résultats de cette étude aideront dans les efforts futurs pour créer des vaccins nasaux efficaces, contribuant à combattre le COVID-19 et d'autres maladies. Avec un affinage supplémentaire des méthodes de production et de purification, ces vaccins pourraient bientôt contribuer aux efforts de santé publique contre diverses maladies infectieuses.

Source originale

Titre: Optimization of Soluble Expression of CTA1-(S14P5)4-DD and CTA1-(S21P2)4-DD Fusion Proteins as Candidates for COVID-19 Intranasal Vaccines

Résumé: Developing intranasal vaccines against pandemics and devastating airborne infectious diseases is imperative. The superiority of intranasal vaccines over injectable systemic vaccines is evident, but the challenge in developing effective intranasal vaccines is more substantial. Fusing a protein antigen with the catalytic domain of cholera toxin (CTA1) and the two-domain D of staphylococcal protein A (DD) has significant potential for intranasal vaccines. In the present study, we constructed two fusion proteins containing CTA1, tandem repeat linear epitopes of the SARS-CoV-2 spike protein (S14P5 or S21P2), and DD. The in silico characteristics and solubility of the fusion proteins CTA1-(S14P5)4-DD and CTA1-(S21P2)4-DD were analyzed when overexpressed in Escherichia coli. Structural predictions indicated that each component of the fusion proteins was compatible with its origin. Both fusion proteins were predicted by computational tools to be soluble when overexpressed in E. coli. Contrary to these predictions, the constructs exhibited limited solubility. The solubility did not improve even after lowering the cultivation temperature from 37{degrees}C to 18{degrees}C. Induction with IPTG at the early log phase, instead of the usual mid-log phase growth, significantly increased soluble CTA1-(S21P2)4-DD but not CTA1-(S14P5)4-DD. The solubility of overexpressed fusion proteins significantly increased when a non-denaturing detergent (Nonidet P40, Triton X100, or Tween 20) was added to the extraction buffer. In a scale-up purification experiment, the yields were low, only 1-2 mg/L of culture, due to substantial losses during the purification stages, indicating the need for further optimization of the purification process.

Auteurs: Simson Tarigan, S. Sumarningsih, D. R. Setyawati, G. Sekarmila, A. Apas, R. Putri

Dernière mise à jour: 2024-06-14 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.13.598952

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.06.13.598952.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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