Vaksin Bivalen Berbasis Rvsv Terhadap Varian Delta SARS-Cov-2 dan Influenza

Read Also

Dalam penelitian terbaru yang dipublikasikan di server pracetak bioRxiv*, para peneliti mengembangkan empat recombinant vesicular stomatitis virus (rVSV)-based bivalent vaccines yang berbeda terhadap severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) dan virus influenza.

Latar belakang

Sejak SARS-CoV-2 pertama kali diidentifikasi pada akhir 2019, beberapa strain mutan dari virus ini telah muncul. Di antaranya termasuk varian SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs), yang dianggap sebagai jenis virus yang paling mudah menular dan mematikan.

SARS-CoV-2 Delta VOC (B.1.617.2), yang pertama kali diidentifikasi di India pada Desember 2020, dengan cepat menyebar ke seluruh dunia dan menjadi strain SARS-CoV-2 yang beredar. Faktanya, satu penelitian baru-baru ini menemukan bahwa individu yang terinfeksi varian Delta SARS-CoV-2 memiliki viral load yang lebih dari 1.000 kali lebih tinggi dibandingkan dengan individu yang terinfeksi dengan strain SARS-CoV-2 asli, sehingga menjadikan varian ini strain SARS-CoV-2 yang paling menular hingga saat ini.

Selain SARS-CoV-2, virus influenza juga sangat menular dan terus menjadi ancaman signifikan bagi kesehatan masyarakat setiap tahun. Karena kedua virus ini dapat ditularkan pada tingkat tinggi selama musim yang sama, penting untuk mengembangkan vaksin multivalen yang secara bersamaan dapat melindungi individu yang diimunisasi terhadap penyakit coronavirus 2019 (COVID-19) dan influenza.

Construction and rescue of rVSV Delta SP and influenza M2e bivalent vaccines. A) Schematic diagram of the Delta SPΔC and EboGPΔM-tM2e immunogens present in the bivalent vaccines. a. SARS-CoV-2 Delta-SPΔCA742 (SPΔC1), containing a C-terminal 17 aa (DEDDSEPVLKGVKLHYT) deletion and a I742A mutation as indicated. The nine mutations in Delta SP are listed in lower part. b. Delta SPΔC2, containing the C-terminal 17 aa deletion and another 381 aa (encompassing aa744 to aa1124) deletion in S2 domain. The eight mutations in SPΔC2, are listed in lower part. c. EboGPΔM-RBD, the RBD of SARS-CoV-2 was used to replace the MLD domain in EboGP. d. EboGPΔM-tM2e, four copies of influenza virus M2 ectodomain (24 aa) polypeptide (tM2e) replaced the MLD domain in EboGP. B) The attenuated virus entry of SPΔC1. A549ACE2 cells were infected with equal amounts of SPΔCDelta-PVs or SPΔC1-PVs (adjusted by P24) carrying Gaussia luciferase (Gluc) gene, as indicated. At 48hrs after infection, the Gluc activity in the supernatant of different infected cultures was measured. Data represent Mean ±SD of two replicates from a representative experiment out of three performed. C and D) The attenuated cell-to-cell fusion ability of SPΔCDelta- or SPΔC1-mediated syncytia formation was analyzed by co-culturing the SPΔCDelta- or SPΔC1-expressing 293T cells with A549ACE2 cells. The amounts of syncytia were counted after 24 hrs in 5 different views of microscope (C), and were also imaged under bright-field microscopy (D). E) Schematic diagram of VSV-EM2e/SPΔC1, VSV-EM2e/SPΔC2 and VSV-EM2e/ERBD and the virus rescuing procedures. 293T and Vero E6 co-culture cells were co-transfected with VSV-ΔG-EM2/SPΔC1, VSV-ΔG-EM2/SPΔC or VSV-ΔG-EM2/RBD, and helping plasmids (T7, N, L, P plasmids). The supernatants containing V-EM2e/SPΔC1, V-EM2e/SPΔC2 and V-EM2e/ERBD viruses were used to infect Vero E6 cells to generate the rVSV stocks.

Tentang studi

Dalam studi saat ini, para peneliti menghasilkan tiga kandidat vaksin rVSV replikasi yang dilemahkan. Vaksin berbasis rVSV ini bersama-sama mengekspresikan spike protein (SP) varian Delta SARS-CoV-2 Delta atau receptor-binding domain (RBD), serta empat salinan M2 ectodomain (M2e) influenza A yang sangat terkonservasi yang memiliki telah menyatu dengan domain penargetan / aktivasi DC yang berasal dari Ebola virus glycoprotein (EBOV GP).

Para peneliti menggunakan platform vaksin berbasis VSV sebagai hasil dari kemampuannya untuk menginduksi kekebalan yang cepat dan kuat terhadap antigen virus setelah imunisasi tunggal. Selanjutnya, kandidat vaksin VSV sebelumnya telah berhasil dan secara bersamaan melindungi individu yang diimunisasi terhadap beberapa patogen termasuk virus Ebola, Zika, Nipah, dan human immunodeficiency.

Temuan studi

Vaksin rVSV bivalen yang dibuat dalam penelitian ini secara bersamaan mengekspresikan EboGPΔM-M2e fusion protein (EM2e) EboGPΔM-SARS-CoV2 RBD fusion protein (ERBD), a full-length SPΔCDelta (SPΔC1), atau S2-deleted SPΔCDelta (SPΔC2). Secara bersama-sama, total empat kandidat vaksin yang berbeda dinilai dalam penelitian ini.

Untuk menyelidiki profil keamanan kandidat vaksin, para peneliti melakukan kinetika replikasi vaksin berbasis rVSV di berbagai lini sel dan membandingkan hasil ini dengan sel yang diobati dengan rVSV yang mengekspresikan VSV-G. Eksperimen ini menunjukkan bahwa vaksin berbasis rVSV tidak menargetkan sel T CD4+, yang penting karena perannya dalam melindungi sistem kekebalan dari serangan. Selanjutnya, kandidat vaksin rVSV ditemukan telah mengurangi kemampuan replikasi selama percobaan in vitro ini, sehingga menunjukkan efek sitopatik yang dapat diabaikan dalam sel.

Untuk mengevaluasi kemampuan kandidat vaksin ini untuk menginduksi respons imun spesifik terhadap virus SARS-CoV-2 dan influenza, para peneliti mengimunisasi tikus Balb/c dengan masing-masing vaksin bivalen VSV secara intramuskular (IM) atau intranasal (IN) pada Hari 0 dan Hari 14.

Studi kinetika replikasi menunjukkan bahwa replikasi virus rVSV ini secara signifikan dilemahkan dibandingkan dengan VSV tipe liar dan tidak dapat menginfeksi limfosit T CD4+, sehingga menunjukkan karakteristik yang sangat dilemahkan dari vaksin berbasis rVSV ini. Selain itu, studi imunisasi dan analisis penetralan mengungkapkan bahwa serum dari tikus yang diimunisasi V-EM2e/SPΔC1- dan V-EM2e/SPΔC2 menunjukkan aktivitas penetralan yang secara signifikan lebih tinggi terhadap infeksi SARS-CoV-2 SPDelta-PV daripada terhadap infeksi SPWT-PV.

Anti-SARS-CoV-2 RBD and anti-influenza M2e immune responses induced by immunization with different bivalent VSV vaccine candidates. A) Schematic of the bivalent rVSV vaccine candidates immunization protocol in mouse. Balb/c mice were immunized with V-EM2e/SPΔC1, V-EM2e/SPΔC2 or V-EM2e/ERBD via intramuscular (IM) or intranasal (IN) routes, as indicated. The mice sera were collected at day 13 and 28 and were measured for anti-SARS-CoV-2 RBD IgG and IgA antibody levels (B-D) or measured for anti-M2e IgG and IgA antibody levels (F-H). E, D) The anti-SARS-CoV-2 RBD and anti-M2e IgA antibody levels at 28 day. Data represent Mean ±SD. Statistical significance was determined using unpaired T-test. *, P < 0.05; **, P < 0.01; ***, P < 0.001; ****, P < 0.0001.

Semua kandidat vaksin juga berhasil menginduksi respon imun spesifik influenza yang signifikan. Faktanya, kandidat vaksin utama V-EM2/SPΔC1 ketika diberikan baik IM atau IN, secara efektif melindungi tikus dari infeksi virus influenza H1N1 yang mematikan.

Pemberian IM V-EM2e/SPΔC1 atau V-EM2e/SPΔC2 menginduksi titer antibodi penetralisir yang lebih tinggi dan respons imun seluler yang lebih kuat dibandingkan dengan saat vaksin ini diberikan IN. Namun, dosis vaksin VSV yang digunakan untuk pemberian IN adalah 1.000 kali lipat lebih rendah daripada untuk pemberian IM, sehingga menunjukkan kemungkinan kebutuhan untuk meningkatkan dosis vaksin ini untuk mencapai respon imun yang lebih kuat ketika diberikan IN.

Para peneliti mengamati respons sel T yang kuat yang dicirikan oleh tingginya tingkat sitokin yang disekresikan termasuk interferon (IFN)-γ dan interleukin (IL)-4 dalam splenosit dari tikus yang distimulasi dengan kandidat vaksin berbasis rVSV. Perbedaan signifikan dalam rasio sitokin Th1-sitokin/Th2-sitokin (IFN-γ/IL-5) diamati antara sampel yang diisolasi dari tikus yang diimunisasi IM dan IN. Ini menunjukkan bahwa imunisasi IM memicu respons seluler yang bias Th1 tetapi relatif seimbang Th1/Th2, sementara imunisasi IN memicu respons seluler yang sangat bias Th1.

Ada kemungkinan kuat bahwa respons Th2 terkait dengan antibody-dependent enhancement (ADE) infeksi pada tikus yang divaksinasi dengan vaksin yang tidak aktif dan ditantang oleh SARS-CoV-1. Namun, para peneliti menunjukkan bahwa respons seluler bias Th1 yang diamati kemungkinan disebabkan oleh pemberian IM dan IN dari vaksin SARS-CoV-2 berbasis rVSV.

Kesimpulan

Temuan penelitian saat ini menunjukkan bahwa vaksin berbasis rVSV yang dijelaskan di sini, terutama kandidat vaksin utama V-EM2e/SPΔC1, dapat menghasilkan antibodi penetralisir tingkat tinggi terhadap strain Delta SARS-CoV-2, serta H1N1. dan virus influenza H3N2. Penyelidikan lebih lanjut diperlukan untuk mengkonfirmasi kemanjuran kandidat vaksin ini terhadap varian Delta SARS-CoV-2 dan strain influenza pada model hewan yang lebih tinggi, terutama primata non-manusia sebelum kandidat vaksin ini dapat diuji pada manusia.

“Fitur unik yang penting dari platform vaksin dalam penelitian ini adalah dapat secara bersamaan melindungi terhadap virus SARS-CoV-2 dan influenza.”

*Pemberitahuan Penting

bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak ditinjau oleh rekan sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai konklusif, memandu praktik klinis/perilaku yang berhubungan dengan kesehatan, atau diperlakukan sebagai informasi yang mapan.

Journal reference:

Ao, Z., Ouyang, M. J., Olukitibi, T. A., et al. (2021). Development and Characterization of Recombinant Vesicular Stomatitis Virus (rVSV)-based Bivalent Vaccine Against COVID-19 Delta Variant and Influenza Virus. bioRxiv. doi:10.1101/2021.12.14.472657. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.12.14.472657v1.