VPNVax:Criação de estrutura viral aprimorada em vacinas por meio da reestruturação de polímeros
(a) A vacina VLP quimérica convencional requer primeiro a produção de proteínas virais de fusão conjugadas com módulos de automontagem por design e expressão de genes contestáveis e, em seguida, a realização de automontagem imprevisível das proteínas para obter as partículas da vacina. (b) VPNVax requer menos projetos estruturais das proteínas virais e poderia aplicar diretamente a linha de produção de proteínas de subunidades. As proteínas virais são modificadas pelo Reagente de Traut com parte de seus grupos amino de locais de lisina reagindo em grupos sulfidrila, seguido de pós-conjugação na superfície das nanopartículas de MalPEG-b-PLA pré-montadas através de reações químicas de clique com grupos maleimida. Este método químico de pós-conjugação é mais controlável e eficiente. Crédito:Science China Press De um modo geral, quanto maior for o grau de restauração da informação de uma vacina sobre um vírus, maior será a sua eficácia potencial. O próprio vírus é a vacina mais autêntica, como o vírus varicela-zóster, que proporciona imunidade vitalícia após uma única infecção. No entanto, os vírus também desenvolvem mecanismos para escapar à vigilância imunitária durante a sua longa história evolutiva, tais como evitar a perseguição do sistema imunitário, mudando frequentemente de disfarce através de elevada mutabilidade.
Alternativamente, podem diminuir a sua própria visibilidade e espreitar de forma invasiva através de mecanismos especiais, e os coronavírus são adeptos do emprego de ambas estas tácticas.
Como vírus RNA, os coronavírus têm uma vantagem natural na alta mutabilidade. Entretanto, denominados “corona” devido às saliências em forma de coroa na sua superfície, os coronavírus exibem a informação antigénica mais crucial na proteína do domínio de ligação ao receptor (RBD) localizada no topo destas saliências semelhantes a corona.
A informação antigênica está espalhada entre os picos solitários na superfície viral, semelhante a uma coroa. Esta estrutura espacialmente discreta é um desafio para o sistema imunológico reconhecer de forma eficaz.
Abordando as características estruturais dos coronavírus, uma equipe liderada pelos professores Xuesi Chen e Wantong Song, do Instituto de Química Aplicada de Changchun, relatou uma vacina de nanopartículas de polímero viromimético (VPNVax). A vacina foi preparada reorganizando as proteínas RBD do coronavírus e modificando-as na superfície de nanopartículas de polímero de polietilenoglicol-ácido polilático pré-montadas.
Esta estratégia de preparação modular oferece diversas vantagens:(1) permite o controle flexível da densidade do antígeno (valência) na superfície da vacina de nanopartículas; (2) permite a substituição de proteínas antigênicas para responder rapidamente a surtos de diferentes variantes de vírus; (3) facilita a transformação direta de proteínas de subunidades em vacinas de nanopartículas, agilizando o processo de preparação rápida em grande escala. (a) Comparação morfológica de PLA-NP antes e depois da conjugação com proteínas OVA (barra de escala =100 nm). (b) Ilustração esquemática da rede esférica de Fibonacci com distribuição uniforme. (c) As fotografias crio-EM de VPNVaxs-OVA com valências predefinidas de 50, 100, 200 e 400 (barra de escala =50 nm). Crédito:Science China Press A morfologia do VPNVax sob microscopia crioeletrônica é extremamente semelhante à estrutura do vírus, com proteínas do antígeno densamente distribuídas na superfície esférica do transportador de nanopartículas. Através de cálculos teóricos utilizando o modelo de rede esférica de Fibonacci e a regulação das condições de reação química, a equipe de pesquisa preparou com sucesso VPNVaxs com diferentes valências de superfície.
Os resultados mostraram que a valência do antígeno de superfície teve de fato um impacto significativo no efeito imunoestimulante da vacina de nanopartículas. Uma maior densidade de antígeno na superfície do VPNVax aumenta sua capacidade de ativação direta nas células B, validando indiretamente o mecanismo do coronavírus de escapar da vigilância imunológica, reduzindo a densidade do antígeno de superfície através de saliências semelhantes a corona.
Isto também ressaltou a necessidade de otimizar e controlar a valência superficial das vacinas de nanopartículas. No entanto, a valência excessivamente elevada também reduziu a estabilidade estrutural do VPNVax, necessitando de uma valência moderada para alcançar um equilíbrio entre os efeitos estimulatórios e a estabilidade.
A equipe de pesquisa descobriu ainda que, para proteínas antigênicas de diferentes tamanhos, o efeito imunoestimulante ideal da VPNVax preparada ocorreu quando a cobertura proteica de superfície estava na faixa de 20% a 25%. Além disso, o VPNVax com parâmetros estruturais ideais, quando combinado com adjuvantes comerciais de alumínio, alcançou um efeito imunoestimulante mais forte, e foi comprovado que seu soro imunológico tem efeitos neutralizadores de vírus.
Mais importante ainda, esta plataforma de vacina baseada em polímero pode desenvolver e explorar ainda mais a função adjuvante do transportador polimérico. Ao transportar agonistas imunes ou regular a quiralidade do polímero, o VPNVax poderia ativar simultaneamente respostas imunes celulares.
Em resumo, a pesquisa realizada na plataforma VPNVax sobre a relação estrutura-efeito das vacinas de nanopartículas e a estratégia de preparação que combina tecnologia de síntese de materiais oferece novos insights para projetar a próxima geração de vacinas de partículas semelhantes a vírus.
O trabalho foi publicado na revista National Science Review .
Mais informações: Zichao Huang et al, Vacinas modularizadas de nanopartículas de polímero viromimético (VPNVaxs) para provocar respostas imunes humorais duráveis e eficazes, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad310 Fornecido pela Science China Press
