DNR vakcinacijos sukeltas apsauginis imunitetas nuo SARS CoV{0}} infekcijos žiurkėnams

Nov 17, 2023

Abstraktus

Veiksmingų vakcinų nuo COVID{0}} kūrimas yra neatidėliotinas pasaulinės visuomenės sveikatos poreikis. Sunkaus ūminio kvėpavimo sindromo koronaviruso 2 (SARS-CoV-2) smaigalys yra pagrindinis COVID-19 vakcinos taikinys. Norint greitai reaguoti į SARS-CoV-2 pandemijos protrūkį, nukleorūgščių pagrindu pagaminta vakcina yra naujas pasirinkimas, be tradicinės inaktyvuotos viruso vakcinos ar rekombinantinės baltymų vakcinos. Čia mes pranešame apie DNR vakciną, kurioje yra smaigalio genas, skirtas pristatyti elektroporacijos būdu. SARS-CoV ir SARS-CoV{10}} spygliuočių genai buvo optimizuoti žinduolių ląstelių ekspresijai, o po to klonuoti į žinduolių ląstelių ekspresijos vektorius, atitinkamai vadinamus pSARS-S ir pSARS2-S. Spike baltymų ekspresija buvo patvirtinta imunoblotu po trumpalaikės ekspresijos HEK293T ląstelėse. Po imunizacijos buvo surinkti serumai, skirti antigenui specifinių antikūnų ir neutralizuojančių antikūnų titro analizei. Mes nustatėme, kad imunizacija pSARS-S ir pSARS{16}}S sukėlė panašų antikūnų prieš SARS-CoV-2 S2 kiekį. Priešingai, tik imunizacija pSARS{20}} S sukėlė antikūnų prieš SARS-CoV-2 receptorius surišantį domeną. Be to, nustatėme, kad imunizacija pSARS2-S, bet ne pSARS-S imunizacija, gali sukelti labai aukštus neutralizuojančių antikūnų prieš SARS-CoV-2 titrus. Toliau išanalizavome SARS-CoV-2 S baltymui specifinius T-ląstelių atsakus ir nustatėme, kad imuninis atsakas buvo nukreiptas į Th1. Svarbu tai, kad pSARS2-S imunizacija žiurkėnams gali sukelti apsauginį imunitetą nuo SARS-CoV-2 užkrėtimo in vivo. Šie duomenys rodo, kad DNR vakcinacija gali būti daug žadantis būdas apsisaugoti nuo COVID-19.


Desert ginseng—Improve immunity (23)

cistanche nauda - stiprina imuninę sistemą

Autoriaus santrauka

SARS-CoV-2 ir toliau kelia grėsmę pasaulinei sveikatai, o SARS-CoV-2 vakcinos kūrimas yra neatidėliotinas prioritetas siekiant sustabdyti COVID{4}} epidemiją. Čia sukūrėme DNR vakcinas, turinčias SARS-CoV-2 spike geną ir pristatomas elektroporacijos būdu. Pastebėjome, kad DNR vakcina sukėlė ilgalaikį humoralinį atsaką prieš SARS-CoV-2, o sukurti serumo antikūnai veiksmingai blokavo SARS-CoV-2 UBR prisijungimą prie jo įėjimo receptoriaus (ACE2). Svarbu tai, kad DNR vakcina sukėlė stiprų Th{13}}šališką imuninį atsaką prieš SARS-CoV-2, o tai gali suteikti apsauginį poveikį ir mažai šalutinių poveikių. Galiausiai parodėme, kad SARS-CoV-2 DNR vakcina suteikė Sirijos žiurkėnų apsauginį veiksmingumą nuo SARS-CoV-2 infekcijos. Mūsų išvados rodo, kad DNR vakcinacija gali būti naudingas būdas suvaldyti COVID{20}} pandemiją artimiausioje ateityje.

Įvadas

Nauja infekcinė liga COVID{0}}, kurią sukelia sunkus su ūminiu kvėpavimo sindromu susijęs koronavirusas 2 (SARS-CoV-2), 2019–2020 m. turėjo didelį ekonominį poveikį ligos protrūkio paveiktose šalyse [1]. Iki 2021 m. kovo mėn. pasaulyje buvo patvirtinta daugiau nei 118 mln. COVID atvejų-19 ir daugiau nei 2,6 mln. žmonių mirė nuo COVID-19 [2]. Pasaulinis mirties atvejų skaičius yra maždaug 2,2%. Nors mirtingumas nuo SARS-CoV-2 yra mažesnis nei nuo MERS-CoV ir SARS-CoV infekcijos, jo užkrečiamumas yra didesnis. 2020 m. gruodžio mėn. patvirtintos kelios COVID-19 vakcinos, tačiau COVID{8}} pandemija tebėra tarptautinė grėsmė šio rašymo metu.

Desert ginseng—Improve immunity (23)

cistanche tubulosa - stiprina imuninę sistemą

Spike (S) baltymas yra koronaviruso paviršiaus baltymas, atsakingas už viruso prisijungimo prie šeimininko receptoriaus angiotenziną konvertuojančio fermento 2 (ACE2), patekimo į ląsteles ir viruso-ląstelių membranos suliejimo procesus, kad viruso RNR būtų išleista į šeimininko ląsteles. Tarp SARS-CoV struktūrinių baltymų smaigalio baltymas yra dominuojantis antigenas, sukeliantis neutralizuojančius antikūnus.3]. Remiantis ankstesniais SARS ir MERS tyrimais, buvo įrodyta, kad S baltymų pagrindu pagamintos vakcinos sukelia neutralizuojančius antikūnus ir T ląstelių imuninį atsaką į koronavirusus ir apsaugo gyvūnus nuo viruso poveikio.45]. Dėl didelio S baltymo imunogeniškumo jis gali būti potencialus SARS-CoV{1}} vakcinos kūrimo tikslas [57]. Kandidatai į COVID-19 vakciną gali būti sukurti naudojant inaktyvuotą virusą, rekombinantinius arba sintetinius viruso komponentus, rekombinantinį virusą arba viruso mRNR arba DNR. Pastarasis metodas yra ypač patrauklus, nes viruso DNR galima greitai ir lengvai pristatyti visame pasaulyje be šaltosios grandinės sistemos. Be to, visiškai sintetinė DNR, gauta iš sekos, koduojančios viruso baltymą, gali sukelti tiek humoralinį, tiek ląstelių sukeltą imuninį atsaką prieš patogenus.89].

DNR vakcina yra ideali vakcinos platforma, turinti keletą privalumų, įskaitant paprastą projektavimą ir gamybą, stabilumą esant įvairioms temperatūroms ir mažas gamybos sąnaudas. Taigi, DNR vakcinos platforma yra tinkama greitai ir didelio masto gamybai infekcinių ligų protrūkių metu. Ankstesni tyrimai parodė, kad DNR vakcinos gali veiksmingai stimuliuoti ląstelių ir humoralinį atsaką prieš patogenus iššūkio modeliuose.10]. Be to, naujausi klinikiniai tyrimai parodė, kad DNR vakcinos yra saugios ir veiksmingos infekcinių ligų, pvz., ŽIV{0}}, Zikos viruso, Ebolos viruso, MERS-CoV ir gripo virusų, gydymui arba profilaktikai [11]. Kadangi COVID{0}} pandemija išplito visame pasaulyje ir smarkiai, naujausi tyrimai parodė, kad DNR vakcinos sukėlė antigenui specifinį T-ląstelių atsaką ir neutralizuoja antikūnus bei toliau apsaugojo gyvūnus nuo SARS-CoV-2.1213].

Pagrindinis DNR vakcinų iššūkis yra prastas DNR tiekimo į ląsteles efektyvumas antigeno ekspresijai ir dėl to prastas vakcinų veiksmingumas. Norint padidinti DNR pristatymo efektyvumą, gali būti naudojami fiziniai arba cheminiai metodai. Fiziniai metodai apima aukšto slėgio oro srautą (ty Bioojector), aukso dalelėmis padengtą DNR tiekimą genų pistoletu, mikroadatų matricą ir elektroporaciją (EP). Cheminiai metodai apima liposomas, virosomas, nanodaleles ir į ląsteles prasiskverbiančius peptidus.14]. 2015 m. Zikos viruso protrūkio metu Zikos DNR vakcina, pristatyta elektroporacijos būdu, buvo sukurta 1 fazės klinikiniam tyrimui per 7 mėnesius.15]. EP kartu su DNR vakcinacija labai padidina DNR vakcinų veiksmingumą [1618]. Dėl sėkmingų eksperimentų su gyvūnais rezultatų po DNR vakcinacijos EP buvo sukurta daug skirtingų elektroporacijos prietaisų žmonėms, įskaitant Cellectra® (Inovio Inc., JAV) ir TriGrid® (Ichor Medical Systems, JAV).

Šiame tyrime aprašoma DNR vakcinacija su EP, kuri gali sukelti neutralizuojančius antikūnus ir Th{0}}šališką imuninį atsaką. Šiuo metodu imunizuoti žiurkėnai sukūrė neutralizuojančius antikūnus prieš SARS-CoV-2. Be to, imunizuoti žiurkėnai turėjo apsauginį imunitetą nuo SARS-CoV-2 viruso.

Metodai

Etikos pareiškimas

Visi eksperimentiniai su gyvūnais protokolai buvo patvirtinti NHRI Institucinio gyvūnų priežiūros ir naudojimo komiteto (IACUC) (protokolo Nr.: NHRI-IACUC-109077-A).

Ląstelių linijos

Žmogaus embriono inkstų ląstelių linija HEK293T buvo kultivuojama Dulbecco modifikuotoje Eagle terpėje (DMEM, GIBCO), papildytoje 10% termiškai inaktyvuotu galvijų vaisiaus serumu (FBS, HyClone), 100 V/mL penicilino/streptomicino (GIBCO) ir 2 mM L-glutamino. (GIBCO). Vero ląstelės buvo kultivuojamos M199 terpėje (GIBCO) su 5% FBS 37 laipsnių temperatūroje.

Viruso titravimas

SARS-CoV-2 variantai (hCoV-19/Taiwan/4/2020 ir hCoV-19/Taiwan/78/2020 (D614G variantas)) buvo gauti iš Ligų kontrolės centrų (CDC) ) Taivane. Virusas buvo amplifikuotas Vero ląstelėse, auginamose M199 terpėje, papildytoje 2 ug/ml TPCK-tripsino (Sigma) 37 laipsnių temperatūroje. Viruso titras buvo nustatytas pagal 50 % audinių kultūros infekcinę dozę (TCID50), naudojant standartinį metodą [19]. Trumpai tariant, Vero ląstelės buvo pasėtos (2,4 × 104 ląstelės viename šulinyje) į 96-šulinėlių plokšteles ir kultivuojamos M199 terpėje su 5% FBS 37 laipsnių temperatūroje 24 valandas, kad susidarytų vienasluoksnis sluoksnis. Kitą dieną buvo paruošti serijiniai 10-karto skiedimai, o praskiestas virusas (100 μL/šulinėlis) buvo įdėtas į Vero ląstelių monosluoksnius su aštuoniais pakartojimais kiekvienam skiedimui. Po 4 dienų inkubacijos 37 laipsnių temperatūroje buvo užregistruotas viruso sukeltas citopatinis poveikis (CPE) kiekviename šulinyje, o rezultatai išreiškiami TCID50/ml pagal Reed ir Muench metodą. Visi eksperimentai su SARS-CoV{15}} buvo atlikti 3 biologinio saugumo lygio (BSL-3) laboratorijoje ir buvo patvirtinti Taivano CDC.

Desert ginseng—Improve immunity (10)

cistanche nauda - stiprina imuninę sistemą

Spustelėkite čia norėdami pamatyti Cistanche Enhance Immunity produktus

【Klauskite daugiau】 El. paštas:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Plazmidžių konstrukcija ir apibūdinimas

DNR sekos, koduojančios viso ilgio SARS-Spike (GenBank prisijungimo numeris DQ412574) ir SARS-CoV-2 spike genus (GenBank registracijos numeris: MN908947), buvo optimizuotos pelės kodono naudojimui ir sintezuotos GenScript Biotech. Įvairūs S fragmentai (tRBD, tRBDTM, tSARS2-S, tSdTM) taip pat buvo sukurti ir amplifikuoti atskirai PGR. Visi genai buvo subklonuoti į kliniškai naudojamą vektorių pVAX1 su Kozak seka, įtraukta į 5' genų galą. Plazmidė buvo transformuota į DH5 E. coli plazmidės amplifikacijai. Plazmidės buvo ekstrahuotos ir išgrynintos naudojant endotoksinų neturinčią Qiagen kolonėlių sistemą (EndoFree Plasmid Mega Kit).

Laikinoji išraiška ir Western Blot

HEK293T ląstelės buvo transfekuotos nurodytomis DNR plazmidėmis, naudojant PolyJet™ reagentą (SignaGen Laboratories) pagal gamintojo protokolą. Praėjus 24 valandoms po transfekcijos, ląstelių lizatai buvo surinkti ir jiems buvo atlikta elektroforezė naudojant 8% SDS-PAGE. Tada baltymai buvo perkelti į PVDF membranas ir nusausinti triušio polikloniniu antikūnu prieš smaigalį (40592-T62, Sino Biological). Kaip antrinis antikūnas buvo naudojami su krienų peroksidaze (HRP) konjuguoti antikūnai prieš triušius. Specifiniai baltymai ant membranos buvo vizualizuoti naudojant ECL reagentą (Thermo Scientific).

Gyvūnų imunizacija

BALB/c, C57BL/6 pelės ir Sirijos žiurkėnai buvo gauti iš Nacionalinio laboratorinio gyvūnų veisimo ir tyrimų centro (Taipėjus, Taivanas). Pelės arba žiurkėnai buvo naudojami nuo 6 iki 12 savaičių amžiaus. Anestezuotos pelės arba žiurkėnai buvo vakcinuoti 100 μl tirpalo, kuriame buvo nurodyta DNR per 3-sav. intervalą, po to elektroporacija BTX elektroporatoriumi (ECM830), naudojant dviejų adatų matricos elektrodus (5- mm skersmens ( BTX 45–0121)). Intramuskulinė elektroporacija buvo atlikta esant 75 V nuolatinei įtampai, 10 impulsų 50 msek per impulsą ir 100 ms intervalais tarp impulsų. Pelių ir žiurkėnų kraujo mėginiai buvo paimti atitinkamai paimant submandibulinį arba retroorbitinį kraujo mėginius. Visi gyvūnai buvo laikomi Nacionalinių sveikatos tyrimų institutų (NHRI) laboratorinių gyvūnų centre ir buvo prižiūrimi pagal institucinius gyvūnų priežiūros protokolus.

Imunologinis tyrimas

S-specifinių antikūnų buvimas serume buvo nustatytas ELISA metodu. Trumpai tariant, 50 μL 4 ug/mL rekombinantinio baltymo (Sino Biological) 0,1 M karbonatiniame buferyje (pH 9,5) buvo padengti ant 96-šulinėlių mikroplokštelių, inkubuojant per naktį 4 °C temperatūroje. laipsnis . Padengtos plokštelės buvo du kartus plaunamos 0, 05% Tween 20 PBS ir po to blokuojamos 3% BSA PBS kambario temperatūroje 2 valandas. Praskiesti imunizuotų gyvūnų serumai buvo dedami į šulinėlius kambario temperatūroje 2 valandas. Pridėjus HRP konjuguoto ožkos anti-pelės IgG (Thermo Scientific) arba HRP konjuguoto ožkos anti-žiurkėno IgG (Arigo Biolaboratorie), tyrimas buvo sukurtas naudojant SureBlue TMB 1-komponentinį peroksidazės substratą (KPL). Absorbcija buvo matuojama naudojant ELISA skaitytuvą esant 450 nm.

SARS-CoV{1}} virusinės infekcijos neutralizavimas

Vero ląstelės buvo sėjamos (2,4 × 104 ląstelės / duobutėje) į 96-šulinėlių plokšteles 24 valandas, kad susidarytų vienas sluoksnis. Priešimuniniai serumai ir antiserumai prieš SARS-CoV-2 S baltymą buvo iš anksto apdoroti 56 laipsnių temperatūroje 30 minučių, kad sunaikintų karščiui atsparias nespecifines virusą slopinančias medžiagas. Serumai buvo praskiesti iki pradinio praskiedimo 1/20 su M199 terpe, įpilami į šulinėlį, kuriame yra 200 TCID50 SARS-CoV-2 viruso 0,2 ml tūrio, ir inkubuojami 37 laipsnių temperatūroje 2 valandas. Vėliau viruso ir serumo mišinys buvo inokuliuotas į Vero ląstelių monosluoksnius ir inkubuojamas 37 laipsnių temperatūroje. Kiekvienam serumo praskiedimui buvo paruošti keturi egzemplioriai. CPE charakteristikos kiekviename šulinyje buvo užregistruotos po 4–5 dienų inkubacijos. Neutralizacijos titras buvo proporcingas didžiausiam serumo praskiedimui, kuris užkirto kelią infekcijai 50% keturių inokuliacijų.

ACE2 konkurencijos ELISA

ACE2 konkurencinė ELISA buvo atlikta naudojant Anti-SARS-CoV-2 neutralizuojančių antikūnų titro serologinio tyrimo rinkinį (ACROBiosystems) pagal rekomenduojamą protokolą. Trumpai tariant, 96-šulinėlių plokštelės buvo padengtos 0,5 ug/mL SARS-CoV-2-S RBD baltymu per naktį 4 laipsnių temperatūroje. Plokštelė buvo plaunama ir užblokuota blokuojančiu buferiu 37 laipsnių temperatūroje 1,5 valandos. Po trijų plovimų į duobutes buvo pridėta biotinilinto žmogaus ACE2 (0.12 ug/mL), po to praskiedžiami serumo mėginiai ir inkubuojama 37 laipsnių temperatūroje 1 valandą. Norint sukurti standartinę kreivę, kaip nuoroda buvo naudojamas anti-SARS-CoV{20}} neutralizuojantis antikūnas, pateiktas rinkinyje. Plokštelė buvo nuplaunama ir streptavidino-HRP darbinio tirpalo įpilama į kiekvieną šulinėlį 1 valandą 37 laipsnių temperatūroje. Tada plokštelė buvo nuplaunama, o tyrimas buvo sukurtas inkubuojant su TMB substrato darbiniu tirpalu 37 laipsnių temperatūroje 20 minučių. Reakcija buvo sustabdyta pateikus stabdymo tirpalą. Absorbcija buvo matuojama naudojant ELISA skaitytuvą esant 450 nm. Konkurencinis serumo antikūnų aktyvumas buvo išreikštas kaip atitinkamas etaloninio antikūno lygis.

Citokinų gamybos tyrimas

T-ląstelių atsakas buvo įvertintas naudojant citokinų ELISA. Imunizuotų pelių splenocitai buvo dedami į 24-šulinėlių plokštelių duobutę 5 × 106 ląstelių tankiu. Ląstelės buvo stimuliuojamos 5 ug/mL rekombinantiniu SARS-CoV-2 Spike baltymu (ACROBiosystems) 37 laipsnių temperatūroje 3 dienas. Supernatantas buvo surinktas ir ištirtas citokinų gamybai. Pelės IL-2, IL-5, IL-13 ir IFN buvo kiekybiškai įvertinti ELISA metodu, naudojant atitinkamų antikūnų rinkinį (Invitrogen) pagal gamintojo instrukcijas.

Gyvūnų iššūkis

Sirijos žiurkėnai (n=8 grupėje) buvo imunizuoti į raumenis adata sušvirkščiant plazmidės DNR (100 ug/gyvūnui), po to buvo atlikta BTX elektroporacija, kaip minėta aukščiau. Praėjus keturioms savaitėms po paskutinės vakcinacijos, žiurkėnai buvo užkrėsti į nosį 105 TCID50 SARS-CoV-2 (hCoV-19/Taiwan/4/2020) 50 μl, taikant izoflurano anesteziją. Jų kūno svoris (n=4 grupėje) buvo registruojamas kiekvieną dieną 9 dienas po užkrėtimo. Keturi kiekvienos grupės žiurkėnai buvo numarinti 3 dieną po užkrėtimo viruso kiekiui nustatyti. Norint nustatyti viruso apkrovą plaučiuose, kairiųjų plaučių audiniai buvo homogenizuoti 2 ml PBS naudojant švelnų MACS® disociatorių (Miltenyi Biotec). Po centrifugavimo 600 xg 5 minutes, nuskaidrintas supernatantas buvo paimtas gyvo viruso titravimui (TCID50 tyrimas) ir viruso RNR kiekybiniam nustatymui.

Virusinės RNR apkrovos kiekybinis nustatymas

Viruso kiekiui aptikti buvo paimtas nuskaidrintas homogenizuoto kairiojo plaučių audinio supernatantas iš SARS-CoV-2-infekuotų žiurkėnų. RNR ekstrahavimas buvo atliktas audinių supernatante, lizuotu TRIzol LS (Ambion), ir 10 ng RNR buvo naudojama kaip šablonas RT-qPCR reakcijoms. RT-qPCR buvo atlikta naudojant QuantStudio 6 Flex Real-Time PGR sistemą (ABI), naudojant KAPA PROBE FAST universalų vieno žingsnio qRT-PCR rinkinį (KR1282, Roche) su SARS-CoV specifiniais pradmenimis ir zondais{11}} (E_Sarbeco Forward: ACAGGTACGTTAATAGTTAATAGCGT, E_Sarbeco Reverse: ATATTGCAGCAGTACGCACACA, E_Sarbeco zondas: FAM-ACACTAGCCATCCTTACTGCGCTTCG-BHQ1) [20].

Cistanche deserticola—improve immunity (7)

Cistanche tubulosa privalumai- stiprinti imuninę sistemą

Statistinė analizė

Statistiniai duomenys buvo generuojami naudojant GraphPad Prism programinę įrangą. Skirtingų išvadų tarp eksperimentinių grupių statistinis reikšmingumas buvo nustatytas dvipusiu Mann-Whitney testu. Skirtumai buvo laikomi statistiškai reikšmingais, jei p reikšmė buvo mažesnė arba lygi 0,05.

Rezultatai

Kandidatų į vakciną plazmidžių konstrukcija ir antigenų ekspresija

Buvo sukurti penki SARS-CoV-2 variantai ir vienas SARS-CoV konstruktas, turintis skirtingus smaigalio baltymą koduojančios DNR fragmentus (1A pav). Kadangi antigeno ekspresija stipriai koreliavo su vakcinos veiksmingumu, sukūrėme skirtingus smaigalio baltymo fragmentus, įskaitant RBD (aa{0}}aa541), RBD į TM (aa319-aa1236) arba smaigalį su transmembraniniu domenu (TM). delecija (aa13-aa1213), su žmogaus audinių plazminogeno aktyvinimo (tPA) lyderio seka, kuri gali padidinti antigenų sekreciją [21]. RBD į TM domeną gali išlaikyti S2 domeną, kuris yra svarbus formuojant šešių spiralių struktūrą ląstelių sintezei.2223]. Šios konstrukcijos buvo tokios: viso ilgio S SARS-CoV (pSARS-S) ir SARS-CoV-2 (pSARS2-S), viso ilgio smaigalys su pagrindine audinių plazminogeno seka. aktyvatorius (ptSARS2-S), UBR regionas (ptRBD), UBR į transmembraninį domeną (ptRBDTM) ir smaigalys su transmembraninio domeno (PTSD) ištrynimu. Vektorius, pSARS-S ir pSARS{10}}S buvo transfekuoti į HEK293T ląsteles ir išreikšti jose. Ląstelių lizatai buvo analizuojami SDS-PAGE. Viso ilgio S galima aptikti esant atitinkamai molekulinei masei (1B pav). SARS 2-CoV-2 S variantas su pirmaujančia audinių plazminogeno aktyvatoriaus seka buvo aptiktas naudojant polikloninį antikūną nuo smaigalių. Duomenys parodė, kad kiekvienas variantas buvo stebimas esant numatomai molekulinei masei (1C pav). ptSARS2-S, ptRBDTM ir ptSdTM variantų ekspresijos lygiai buvo panašūs, o ptRBD ekspresija buvo didesnė visuose variantuose.

Fig 1. Design and expression of SARS-CoV and SARS-CoV-2 spike construct variants.  (A) Schematic diagram of SARS-CoV and SARS-CoV-2 spike construct variants. tPA, leader sequence from tissue-plasminogen activator; TM, transmembrane domain. (B, C) Western blot analysis of spike protein. HEK293T cells were transfected with the indicated plasmids (vector, pSARS-S, pSARS2-S, and S variants fused with the tPA leader sequence). The cell lysates were collected and probed with an anti-spike antibody, and an anti-β-actin antibody was used as an internal control.


1 pav. SARS-CoV ir SARS-CoV-2 smailių konstrukcijos variantų dizainas ir išraiška.

(A) SARS-CoV ir SARS-CoV-2 smailių konstrukcijos variantų schema. tPA, lyderio seka iš audinių-plazminogeno aktyvatoriaus; TM, transmembraninis domenas. (B, C) Smailių baltymo Western blot analizė. HEK293T ląstelės buvo transfekuotos nurodytomis plazmidėmis (vektoriumi, pSARS-S, pSARS2-S ir S variantais, sujungtais su tPA lyderio seka). Ląstelių lizatai buvo surinkti ir ištirti naudojant antikūną nuo šuolių, o anti- -aktino antikūnas buvo naudojamas kaip vidinė kontrolė.

Kandidatų į vakciną imunogeniškumas

Norint ištirti skirtingų variantų imunogeniškumą, BALB/c pelėms buvo du kartus 3-savaitės intervalu į raumenis sušvirkšta 100 ug vektoriaus, pSARS-S ir pSARS2-S, po to buvo atlikta in vivo elektroporacija (2A pav). Serumai buvo surinkti 4 ir 6 savaitę po pirmosios imunizacijos. Duomenys parodė, kad pSARS-S ir pSARS2-S imunizuotų gyvūnų serumai gali atpažinti tiek SARS-CoV-2 viso ilgio S, tiek S2 sritis su panašiais IgG antikūnų titrais (2B ir 2C pav). Priešingai, serumai iš pSARS2-S imunizuotų gyvūnų gali padidinti aukštus anti-RBD (SARS-CoV-2) antikūnų titrus 4 ir 6 savaites (2D pav), palyginti su pSARS-S grupe. Atitinkamai, pSARS2-S imunizuotų gyvūnų, bet ne pSARS-S imunizuotų gyvūnų serumai gali neutralizuoti SARS-CoV-2 infekciją (2E pav). Neutralizuojančių antikūnų geometriniai titrai (log2) pSARS2-S imunizacijos grupėje 4 ir 6 savaites buvo atitinkamai 9,3 ir 10,3. Šie rezultatai parodė, kad imunizacija pSARS-S negali sukelti kryžminio neutralizavimo antikūnų prieš SARS-CoV{11}} infekciją. UBR specifiniai antikūnai buvo labai svarbūs neutralizuojant aktyvumą prieš SARS-CoV{14}} infekciją. Viso ilgio SARS-CoV-2 S iš tiesų gali sukelti aukštus neutralizuojančių antikūnų titrus prieš SARS-CoV-2 infekciją.

Fig 2. Antibody response in mice after immunization with SARS-CoV and SARS-CoV-2 S DNA vaccines.  (A) BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of indicated plasmid, followed by electroporation. Serum samples were collected at the indicated time points after the first immunization. (B-D, F, G) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein, S2 region, and RBD were evaluated by ELISA. (E, H) Vaccine-induced neutralizing antibody against SARS-CoV-2 was evaluated by neutralization assay. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

2 pav. Antikūnų atsakas pelėms po imunizacijos SARS-CoV ir SARS-CoV-2 S DNR vakcinomis.

(A) BALB/c pelės (n=4 grupėje) buvo imunizuotos į raumenis du kartus su 3-savaitės intervalu 100 ug nurodytos plazmidės, po to atlikta elektroporacija. Serumo mėginiai buvo paimti nurodytais laiko momentais po pirmosios imunizacijos. (BD, F, G) Antikūnai prieš SARS-CoV-2 viso ilgio smaigalio baltymą, S2 sritį ir UBR buvo įvertinti ELISA metodu. (E, H) Vakcinos sukeltas neutralizuojantis antikūnas prieš SARS-CoV{10}} buvo įvertintas neutralizacijos tyrimu. Antikūnų titrai pateikiami kaip vidurkis ± SEM, o neutralizacijos titrai išreiškiami kaip geometrinis vidurkis su 95 % pasikliautinuoju intervalu. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Norėdami toliau ištirti, ar lyderės sekos pakeitimas gali padidinti baltymų sekreciją, naudojome lyderio seką iš audinių plazminogeno aktyvatoriaus, kad sujungtume skirtingus SARS-CoV-2 S baltymo variantus. Visuose variantuose yra SARS-CoV-2 S baltymo UBR sritis. Po dviejų DNR imunizacijos dozių, 4 ir 6 savaitę surinktuose serumuose buvo tiriami IgG antikūnų ir neutralizuojančių antikūnų titrai. Imunizacija ptSARS2-S sukėlė didesnius antikūnų titrus prieš viso ilgio S baltymą 4 savaitę nei imunizacija ptRBD, ptRBDTM ir ptSdTM (S1A pav). Anti-RBD antikūnų titrai imunizuojant ptRBD buvo didesni nei imunizacijos nuo ptSARS2-S (1496,2 ir 530,9, p=0,057) 4 savaitę (S1B pav). Tačiau imunizacija nuo ptRBD ir ptSARS{0}S sukėlė panašų neutralizuojančių antikūnų kiekį 4 savaitę (S1C pav). Tie patys rezultatai buvo gauti atliekant 6-osios savaitės serumo analizę; ptRBD imunizacija sukėlė didesnį anti-RBD antikūnų kiekį, lyginant su ptSARS2-S imunizacija (12589,3 ir 1000,0, p=0.028), bet toks pat neutralizuojančių antikūnų kiekis (9,3). palyginti su 9,6 (log2)) (2F pav., 2G ir 2H). Kadangi tPA lyderio sekos sulieti variantai nesukėlė didesnių neutralizuojančių antikūnų titrų nei imunizacija pSARS2-S, tolesniam tyrimui naudojome pSARS2-S.

Konkurencinis serumo antikūnų ir ACE2 surišimas su SARS-CoV-2 UBR

Norėdami ištirti serumo antikūnų gebėjimą trukdyti AKF{0}}RBD sąveikai, atlikome konkurencinį SARS-CoV-2 serologinį tyrimą. Šiame tyrime serumo antikūnai buvo dedami į ELISA plokšteles, padengtas SARS-CoV-2 RBD baltymu, po to pridėta žmogaus ACE2 baltymo. Konkretus neutralizuojantis antikūnas prieš SARS-CoV-2 UBR buvo naudojamas kaip nuoroda. Kaip parodyta3 pav, serumo antikūnai iš pSARS2-S imunizuotų pelių prisijungė prie UBR ir blokavo ACE2 surišimą, o tai buvo lygiavertė maždaug 353 ug/mL etaloniniam antikūnui, o pSARS-S serumas atitiko 56 ug/mL etaloninį antikūną. Todėl mūsų duomenys rodo, kad imunizacija pSARS{5}S gali sukelti konkurencinius antikūnus, kurie veiksmingai blokuoja SARS-CoV-2 UBR prisijungimą prie ACE2 receptoriaus. Šis rezultatas atitiko ELISA titrą prieš SARS-CoV2 UBR (2D pav), paremtas SARS-CoV ir SARS-CoV UBR sekų skirtumo tyrimu-2 [24].


Fig 3. Competitive activity of immunized mouse sera against the RBD/ACE2 interaction.  BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected at week 8 after the first immunization. Serum antibodies that compete with ACE2 for RBD binding were evaluated by competitive SARS-CoV-2 serology assay. The competitive activity of the mouse sera is expressed as the equivalent level of anti-RBD (SARS-CoV-2 spike protein) antibody (reference antibody). Antibody titers are presented as the mean ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

3 pav. Imunizuotų pelių serumų konkurencinis aktyvumas prieš RBD/ACE2 sąveiką.

BALB/c pelės (n=4 grupėje) buvo imunizuotos į raumenis du kartus su 3-savaitės intervalu 100 ug vektoriaus, pSARS-S arba pSARS2-S, po to atlikta elektroporacija. Serumo mėginiai buvo paimti 8 savaitę po pirmosios imunizacijos. Serumo antikūnai, kurie konkuruoja su ACE2 dėl UBR prisijungimo, buvo įvertinti konkurenciniu SARS-CoV-2 serologiniu tyrimu. Konkurencinis pelių serumų aktyvumas išreiškiamas lygiaverčiu anti-RBD (SARS-CoV-2 smaigalio baltymo) antikūno lygiu (referencinis antikūnas). Antikūnų titrai pateikiami kaip vidurkis ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

SARS-CoV-2 S DNR vakcinos sukeltas ilgalaikis humoralinis imunitetas ir siūloma kryžminė apsauga nuo SARS-CoV-2 su D614G mutacija

Pažymėtina, kad praėjus 20 savaičių po pirmosios imunizacijos buvo stebimas ilgalaikis IgG antikūnų titrų prieš viso ilgio S palaikymas.4A pav). SARS-CoV-2 neutralizuojančių antikūnų geometriniai titrai (log2) 8 savaitę po imunizacijos pSARS2-S pasiekė 10,8, šiek tiek sumažėjo iki 9,1 12 savaitę ir iki 8,8 20 savaitę (4B pav). Šie rezultatai rodo, kad imunizacija pSARS2-S suteikia ilgalaikį humoralinį atsaką prieš SARS-CoV-2. Be to, pSARS2-S DNR vakcina su D614 genotipu sukėlė neutralizuojantį antikūnų atsaką prieš virusą, kuriame yra D614G mutacija (4C pav), kuris yra panašus į neutralizacijos titrus prieš D614 genotipą. Todėl pSARS2-S gali suteikti kryžminę apsaugą nuo labiausiai paplitusio ir dominuojančio SARS-CoV-2 D614G varianto.

Fig 4. SARS-CoV-2 S DNA vaccine induced long-term humoral immunity and cross-protection against the SARS-CoV-2 with D614G mutation.  BALB/c mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized three times at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected at the indicated time points after the first immunization. (A) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein were evaluated by ELISA. (B, C) Vaccine-induced neutralizing activity against SARS-CoV-2 with D614 or G614 genotypes was evaluated by neutralization assay. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

4 pav. SARS-CoV-2 S DNR vakcina sukėlė ilgalaikį humoralinį imunitetą ir kryžminę apsaugą nuo SARS-CoV-2 su D614G mutacija.

BALB/c pelės (n=4 grupėje) buvo imunizuotos į raumenis tris kartus su 3-savaitės intervalu 100 ug vektoriaus, pSARS-S arba pSARS2-S, po to atlikta elektroporacija. Serumo mėginiai buvo paimti nurodytais laiko momentais po pirmosios imunizacijos. (A) Antikūnai prieš SARS-CoV-2 viso ilgio smaigalio baltymą buvo įvertinti ELISA metodu. (B, C) Vakcinos sukeltas neutralizuojantis aktyvumas prieš SARS-CoV-2 su D614 arba G614 genotipais buvo įvertintas neutralizacijos tyrimu. Antikūnų titrai pateikiami kaip vidurkis ± SEM, o neutralizacijos titrai išreiškiami kaip geometrinis vidurkis su 95 % pasikliautinuoju intervalu. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Šališkų atsakymų{0}} ar2- sukėlimas

Efektorinės CD4+ T ląstelės gali būti suskirstytos į du pagrindinius funkcinius pogrupius – Th1 ir Th2, remiantis aktyvavimo metu išskiriamais citokinais. Th1 ląstelės gamina uždegiminius citokinus (IFN-) ir dalyvauja ląstelių sukeltame imuniniame atsake į tarpląstelines bakterijas ir virusus, o išskiriamos Th2 ląstelės daugiausia padeda B ląstelėms gaminti antikūnus, bet taip pat skatina eozinofilų sukeltą imunitetą (IL-5 ir IL{ {9}}), sukeliantis humoralinį arba alerginį atsaką [2526]. Be to, nuo Th2 ląstelių priklausomi mechanizmai gali prisidėti prie su vakcina susijusių sustiprėjusių kvėpavimo takų ligų (VAERD), kaip rodo SARS-CoV vakcinos kandidatų tyrimai.2728], kurie pabrėžia, kad subalansuotas T ląstelių atsakas yra labai svarbus saugiai COVID{0}} vakcinos kūrimui [29]. Siekiant išspręsti šią problemą, BALB/c ir C57BL/6 pelės buvo imunizuotos vektoriumi, pSARS-S ir pSARS2-S du kartus 3-savaitės intervalu. Pelės buvo numarintos praėjus 7 dienoms po antrosios imunizacijos, o splenocitai buvo stimuliuojami SARS-CoV-2 S baltymu (5 ug/ml) 3 dienas. BALB/c pelėms (5A–5D pav), Th1 tipo citokinų IFN- (19641,3 pg/mL ± 8823,5) ir IL-2 (599,5 pg/mL ± 37,7) sekrecija buvo didelė po stimuliacijos S baltymu pSARS2-S. imunizacijos grupėje, tačiau buvo aptiktas labai mažas Th2 tipo citokinų IL-5 (18,1 pg/mL ± 11,8) ir IL-13 (567,2 pg/mL ± 166,2) kiekis. Panašūs rezultatai buvo gauti su C57BL/6 pelėmis, imunizacijos grupė pSARS2-S sukėlė didesnį IFN- (33918,8 pg/mL ± 11646,1) ir IL-2 (800,3 pg/mL ± 109,5) kiekį. IL-5 (4,6 pg/mL ± 2,9) ir IL-13 (545,7 pg/mL ± 117,4) (5E–5H pav). Šie duomenys rodo, kad pSARS{0}}S gali sukelti šališką imuninį atsaką.

Fig 5. T cell response in mice after immunization with pSARS-S and SARS2-S DNA vaccines.  BALB/c (A-D) and C57BL/6 (E-H) mice (n = 4 per group) were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of vector, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Splenocytes were collected at week 4 after the first immunization, and the levels of secreted IFN-γ (A, E), IL-2 (B, F), IL-5 (C, G), and IL-13 (D, H) were evaluated after restimulation with recombinant SARS-CoV-2 S protein. Antibody titers are presented as the mean ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

5 pav. T ląstelių atsakas pelėms po imunizacijos pSARS-S ir SARS2-S DNR vakcinomis.

BALB/c (AD) ir C57BL/6 (EH) pelės (n=4 grupėje) buvo imunizuotos į raumenis du kartus su 3-savaitės intervalu 100 ug vektoriaus, pSARS-S arba pSARS{{ 8}}S, po to elektroporacija. Splenocitai buvo surinkti 4 savaitę po pirmosios imunizacijos ir išskiriamo IFN- (A, E), IL-2 (B, F), IL-5 (C, G) ir IL lygiai. -13 (D, H) buvo įvertinti po pakartotinio stimuliavimo rekombinantiniu SARS-CoV-2 S baltymu. Antikūnų titrai pateikiami kaip vidurkis ± SEM. *p<0.05 by the Mann-Whitney test.

Profilaktinis DNR vakcinų veiksmingumas nuo SARS-CoV{1}} iššūkis

Siekiant ištirti pSARS{0}}S vakcinacijos apsauginį veiksmingumą, Sirijos žiurkėnai buvo imunizuoti du kartus 100 ug DNR su 3-savaitės intervalu ir į nosį užkrėsti SARS-CoV-2 virusu 7 savaitę. (6A pav). Po imunizacijos 4 ir 6 savaitės serumai buvo paimti antikūnų prieš smaigalį (IgG) ir neutralizuojančių antikūnų titro analizei. Imunizacija pSARS2-S sukėlė aukštesnius antikūnų prieš Spike titrus nei ptRBD imunizacija 4 savaitę (1584,9 prieš 50,1) ir 6 savaitę (1995,3 ir 63,1) žiurkėnams (6B pav). Atsižvelgiant į anti-Spike antikūnų titrus, pSARS2-S imunizuotų žiurkėnų serumai padidino labai aukštus neutralizuojančių antikūnų titrus (6,5 4 savaitę ir 6,4 6 savaitę (log2)), tačiau vektoriaus arba ptRBD imunizuoti žiurkėnai to nepadarė (6C pav). Po iššūkio su SARS-CoV-2 žiurkėno kūno svoris buvo stebimas kiekvieną dieną. Ankstesni tyrimai atskleidė, kad viruso titras žiurkėno plaučiuose pasiekė aukštą lygį praėjus 3 dienoms po užkrėtimo.30]. Todėl pusė kiekvienos grupės žiurkėnų buvo nužudyti 3 dieną ir buvo ištirtas viruso kiekis plaučiuose. Pernešėjų vakcinuotų žiurkėnų kūno svoris mažėjo palaipsniui, o prarasto kūno svorio procentas buvo 11,1 % praėjus 6 dienoms po užkrėtimo. Priešingai, skiepijimas pSARS2-S apsaugojo žiurkėnus nuo kūno svorio mažėjimo (6D pav). Be to, infekcinio viruso titrai ir viruso RNR kopijų skaičius pSARS2-S grupėje parodė 2,29 ir 1,37 log10 sumažėjimą, palyginti su vektoriaus kontroline grupe (6E ir 6F pav). Šie rezultatai rodo, kad imunizacija pSARS2-S suteikia apsaugą nuo SARS-CoV-2 infekcijos Sirijos žiurkėnus.

Fig 6. Prophylactic efficacy of SARS-CoV-2 S DNA vaccine in SARS-CoV-2-infected hamsters.  (A) Time course of DNA vaccination and SARS-CoV-2 challenge. Syrian hamsters were intramuscularly immunized twice at a 3-week interval with 100 μg of control, pSARS-S or pSARS2-S, followed by electroporation. Serum samples were collected by retroorbital blood sampling at weeks 4 and 6 after the first immunization. At 4 weeks after the second immunization, Syrian hamsters were intranasally challenged with 105 TCID50 SARS-CoV-2. (B) Antibodies against the SARS-CoV-2 full-length spike protein were evaluated by ELISA. (C) Vaccine-induced neutralizing activity against SARS-CoV-2 was evaluated by neutralization assay. (D) Body weight change (%) of the hamsters was recorded every day after the SARS-CoV-2 challenge. Virus titers (E) and viral RNA copies (F) in the lungs of SARS-CoV-2-infected hamsters at 3 days post-challenge were determined by TCID50 assay and qRT-PCR, respectively. Antibody titers are presented as the mean ± SEM, and neutralization titers are expressed as the geometric mean with a 95% confidence interval. *p<0.05, ***p<0.001 by the Mann-Whitney test.

6 pav. Profilaktinis SARS-CoV-2 S DNR vakcinos veiksmingumas SARS-CoV-2-infekuotiems žiurkėnams.

(A) DNR vakcinacijos ir SARS-CoV{1}} užkrėtimo laikas. Sirijos žiurkėnai buvo imunizuoti į raumenis du kartus su 3-savaitės intervalu 100 ug kontrolinės medžiagos pSARS-S arba pSARS2-S, po to atlikta elektroporacija. Serumo mėginiai buvo paimti retroorbitiniu kraujo mėginiu 4 ir 6 savaites po pirmosios imunizacijos. Praėjus 4 savaitėms po antrosios imunizacijos, Sirijos žiurkėnai buvo užkrėsti į nosį 105 TCID50 SARS-CoV-2. (B) Antikūnai prieš SARS-CoV-2 viso ilgio smaigalio baltymą buvo įvertinti ELISA metodu. (C) Vakcinos sukeltas neutralizuojantis aktyvumas prieš SARS-CoV-2 buvo įvertintas neutralizacijos tyrimu. (D) žiurkėnų kūno svorio pokytis (%) buvo registruojamas kiekvieną dieną po SARS-CoV{20}} užkrėtimo. Viruso titrai (E) ir virusinės RNR kopijos (F) SARS-CoV -2-infekuotų žiurkėnų plaučiuose praėjus 3 dienoms po užkrėtimo buvo nustatyti atitinkamai TCID50 tyrimu ir qRT-PGR. Antikūnų titrai pateikiami kaip vidurkis ± SEM, o neutralizacijos titrai išreiškiami kaip geometrinis vidurkis su 95 % pasikliautinuoju intervalu. *p<0.05, ***p<0.001 by the Mann-Whitney test.

Diskusija

Pradėta daugiau nei 80 COVID-19 vakcinos klinikinių tyrimų, o imunogeniškumo ir viruso poveikio tyrimai su gyvūnais yra svarbūs vakcinos kūrimo procesų žingsniai. DNR vakcinos nuo SARS-CoV-2 infekcijos buvo intensyviai kuriamos įvairiems pristatymo būdams. Elektroporacija yra perspektyvus metodas, galintis pagerinti DNR tiekimą ir imunogenų antigeniškumą in vivo . Buvo pranešta apie du DNR vakcinos tyrimus, Yu ir kt. [13] ir Smithas ir kt. [12]. Yu et al. found that rhesus macaques immunized with naked DNA encoding full-length S protein (without electroporation) exhibited >3,1 log10 virusų kiekio sumažėjimas bronchoalveolių plovimo metu po užkrėtimo, palyginti su kontroline grupe. Smithas ir kt. nustatė, kad pelių ir jūrų kiaulyčių imunizavimas INO-4800 (koduojančiu viso ilgio S baltymą) elektroporacija gali sukelti neutralizuojančių antikūnų prieš SARS-CoV-2 infekciją ir blokuoti S baltymo prisijungimą prie ACE2 receptoriaus, tačiau nepateikia duomenų apie užkrėtimą gyvūnais. Šioje ataskaitoje įvertinome skirtingus DNR vakcinos kandidatų variantus ir nustatėme, kad viso ilgio S baltymas (pSARS2-S) yra tinkamiausias tolesniam imunologiniam tyrimui. Nors SARS-CoV ir SARS-CoV-2 S baltymai turi 76 % homologiją [3132], imunizacija pSARS-S negali sukelti antikūnų prieš SARS-CoV-2 S baltymo UBR arba neutralizuojančių antikūnų titrų prieš SARS-CoV-2 infekciją (2 pav). Iš tiesų, anti-RBD antikūnai atlieka svarbų vaidmenį blokuojant virusinę infekciją. Tačiau imunizacija vien tik UBD (ptRBD) sukėlė aukštus neutralizuojančių antikūnų titrus pelėms, bet ne žiurkėnams (pav.2Hir6C). Mes spėliojome, kad šis rezultatas gali būti dėl to, kad signalinis peptidas (audinio plazminogeno aktyvatorius) nesugeba palengvinti RBD baltymo sekrecijos žiurkėnams. Išsamus mechanizmas reikalauja tolesnio tyrimo ateityje. Taip pat pažymėjome, kad ptRBDTM (koduojantis fragmentą iš UBR į S transmembraninį domeną) imunizacija sukėlė mažesnius neutralizuojančių antikūnų titrus nei ptRBD imunizacija (1 pav.2HirS1C). Rezultatai gali atspindėti nestabilią RBD-TM baltymo struktūrą. Norint toliau tirti Th1/Th2 imuninį atsaką, imunizuotų pelių splenocitai buvo stimuliuojami SARS-CoV-2 S baltymu. Mes nustatėme, kad imunizacija pSARS2-S sukėlė stiprų Th1-įšališką imuninį atsaką su didesniu IFN- -sekrecijos lygiu po stimuliacijos (5 pav), tačiau imunizacija pSARS-S sukėlė tik mažą IFN- -sekrecijos lygį. Šie duomenys parodė, kad T-ląstelių atsakų kryžminis reaktyvumas tarp SARS-CoV ir SARS-CoV -2 smaigalio baltymo nėra didelis (5 pav). Be to, IFN-ELISPOT tyrimas atskleidė, kad C57BL/6 ir BALB/c pelėms, imunizuotoms pSARS-S, buvo aptikta mažiau T ląstelių atsakų į S1 sritį.S2 pav), kurį taip pat patvirtina Smitho tyrimas [12]. Šie duomenys rodo, kad SARS vakcina gali nesuteikti visiško apsaugos nuo SARS-CoV-2 infekcijos. DNR vakcinų kūrimas yra svarbus norint greitai reaguoti į pandeminę koronaviruso infekciją. Taigi DNR vakcinos nuo SARS-CoV-2 sėkmė gali būti pritaikyta kitoms infekcinėms ligoms gydyti.

Skirtingos konstrukcijos, naudojamos SARS-SoV-2 DNR vakcinose, sukėlė skirtingus neutralizuojančių antikūnų titrų lygius. tPA lyderio seka buvo naudojama antigeno ekspresijai ir sekrecijai padidinti DNR vakcinose [213335]. Tačiau tPA lyderio seka šioje ataskaitoje reikšmingai nepadidino antikūnų titrų. Siekiant dar labiau padidinti vakcinos veiksmingumą, gali būti naudojamos skirtingos lyderių sekos, kurios pakeistų natūralią smailės baltymo lyderio seką. IgE lyderio seka buvo naudojama INO-4800 DNR vakcinoje ir MERS-CoV vakcinoje [512]. Be to, modifikuota smaigalio baltymų seka taip pat gali padidinti vakcinos imunogeniškumą. Stabilizuotas smaigalio baltymas buvo sukurtas mutuojant furino vietą ir kitus regionus, kad būtų sukurta prefuzijos struktūra (S-2P), kuri gali padidinti smaigalio baltymo ekspresiją ~10- kartus [36]. Ideali DNR vakcina turėtų optimizuoti plazmidės DNR konstrukciją ir tiekimo sistemą, kad padidintų baltymų ekspresijos lygį.

Desert ginseng—Improve immunity

cistanche tubulosa - stiprina imuninę sistemą

Gyvūnų modeliai yra labai svarbūs kuriant COVID{0}} vakciną. COVID{1}} vakcinų veiksmingumui įvertinti buvo naudojami keli gyvūnų modeliai, įskaitant nežmoginius primatus [1337], žmogaus ACE2 transgeninės pelės [38] ir Sirijos žiurkėnai [39]. Sirijos žiurkėno ACE2 yra labai panašus į žmogaus ACE2, o jo jungimosi afinitetas su SARS-CoV -2 S baltymu buvo didesnis nei pelės ACE2 [40]. Dėl šios priežasties žmogaus ACE2 transgeninės pelės buvo naudojamos kaip SARS-CoV-2 iššūkio modeliai, bet ne laukinio tipo pelės. SARS-CoV-2 perdavimo tyrimai parodė, kad virusas gali veiksmingai užkrėsti naivius žiurkėnus per tiesioginį kontaktą arba per aerozolius [41]. Intranazalinė SARS-CoV{1}} infekcija gali daugintis ir sukelti patogenezę Sirijos žiurkėnų plaučiuose [30]. This study and previous reports also showed that SARS-CoV-2 infection caused approximately a 10% reduction in the initial body weight of hamsters. Clinical manifestations of patients with COVID-19, including changes in smell and taste, and severe respiratory distress, might be accompanied by weight loss (>5 % sumažėjimas nuo pradinio), kuris buvo susijęs su ilgesne ligos trukme [42]. Šie radiniai rodo, kad Sirijos žiurkėnas taip pat yra tinkamas gyvūnų modelis COVID{0}} vakcinoms įvertinti. Atsižvelgdami į turimus gyvūnų modelius, kaip SARS-CoV-2 iššūkio modelį pasirinkome žiurkėnus, kad įvertintume vakcinos veiksmingumą. Mūsų duomenys parodė, kad imunizacija pSARS2-S, bet ne ptRBD, gali sukelti aukštus anti-Spike IgG antikūnų titrus ir neutralizuojančių antikūnų titrus (6B ir 6C pav). Atitinkamai, pSARS{0}}S imunizuoti žiurkėnai, bet ne ptRBD imunizuoti žiurkėnai, sukėlė imuninį atsaką prieš SARS-CoV-2 iššūkį. Pastebėjome, kad ptRBD imunizacija gali sukelti aukštą neutralizuojančių antikūnų titrų kiekį pelėms, bet ne žiurkėnams. Prieštaringi rezultatai gali būti dėl to, kad vien UBR nėra stabiliai išreikštas žiurkėnų organizme. Žiurkėno modelis taip pat buvo naudojamas adenoviruso 26 serotipo (Ad26) vektorinei COVID{8}} vakcinai įvertinti. Vienkartinė imunizacija Ad26 vektorine vakcina, ekspresuojančia stabilizuotą SARS-CoV-2 smaigalio baltymą, kuris sukėlė neutralizuojančius antikūnų atsakus ir apsaugojo nuo SARS-CoV-2 infekcijos, sukėlė svorio kritimą, dalinį mirtingumą ir viruso replikaciją. plaučiuose [39]. Šie rezultatai parodė, kad žiurkėnų modelis yra tinkamas COVID{0}} vakcinų veiksmingumui įvertinti.

Daugelis SARS-CoV{1}} vakcinų kūrimo pastangų yra pagrįstos MERS-CoV ir SARS-CoV tyrimų patirtimi. 2020 m. gruodžio mėn. pasauliniu mastu patvirtintos kelios COVID-19 vakcinos, įskaitant RNR ir adenoviruso vektorių pagrįstas COVID-19 vakcinas. Buvo aptarti skirtingų vakcinų platformų privalumai ir trūkumai [43]. Adenoviruso vektorinės vakcinos gali sukelti stipresnį imuninį atsaką nei DNR ir mRNR vakcinos, tačiau jų vakcinos veiksmingumas gali sumažėti dėl jau egzistuojančio imuniteto prieš reklamos vektorius [44]. Palyginti su DNR vakcina, mRNR vakcinai reikia itin žemos temperatūros saugojimui ir transportavimui.45]. Taigi, DNR vakcina gali būti potenciali vakcinos platforma, ypač naudojant avariniais atvejais.

Mūsų tyrimas rodo, kad DNR vakcina gali būti naudojama žmonėms. Tolesni tyrimai galėtų ištirti šios DNR vakcinos, suleidžiamos naudojant intraderminę (ID) injekciją, veiksmingumą, kuri yra patogesnė klinikiniam naudojimui, nes adata, skirta IM injekcijai, yra maždaug 18 mm gylio žmonėms ir paveikia daugiau audinių nei ID injekcija EP. Be to, vakcinos veiksmingumas turėtų būti išbandytas su pagyvenusiomis pelėmis kaip pagyvenusių žmonių modelis, nes ši populiacija yra ypač stipriai paveikta užsikrėtus SARS-CoV -2. Ankstesni tyrimai parodė, kad Th2 ląstelių atsakas buvo susijęs su paūmėjusia kvėpavimo takų liga (VAERD) po skiepijimo inaktyvuotomis virusinėmis vakcinomis nuo RSV.46], tymų virusas [47] ir SARS-CoV [2748]. Priešingai, pranešama apie ne tokius sunkius SARS-CoV atvejus, atsiradusius dėl Th1 ląstelių atsako indukcijos.49]. Todėl stiprus Th{0}}šališkas imuninis atsakas, sukeltas DNR vakcinos, rodo, kad šalutinis poveikis greičiausiai nebus pagrindinė problema [50]. Be to, susirūpinimą kelia baltymų pagrindu pagamintos vakcinos dėl aliuminio druskos arba aliejaus vandenyje emulsijos tipo adjuvantų, kurie sukelia Th2-šališką imuninį atsaką ir padidina galimą šalutinį poveikį [5152]. Apibendrinant galima pasakyti, kad COVID{0}} DNR vakcina artimiausiu metu gali atlikti svarbų vaidmenį kontroliuojant COVID{1}} pandemiją.

Nuorodos

  1. Pak A, Adegboye OA, Adekunle AI, Rahman KM, McBryde ES, Eisen DP. Ekonominės COVID{0}} protrūkio pasekmės: būtinybė pasirengti epidemijoms. Priekinė visuomenės sveikata. 2020; 8:241. pmid: 325743072. Sistemų mokslo ir inžinerijos centras (CSSE) [internetas]. COVID{1}} informacijos suvestinė. Johnso Hopkinso universitete. [cituota 2021 m. vasario 11 d.]. Galima įsigyti iš:
  2. 3. Buchholz UJ, Bukreyev A, Yang L, Lamirande EW, Murphy BR, Subbarao K ir kt. Sunkaus ūminio kvėpavimo sindromo koronaviruso struktūrinių baltymų indėlis į apsauginį imunitetą. Proc Natl Acad Sci US A. 2004;101(26):9804–9. pmid: 15210961
  3. 4. Yang ZY, Kong WP, Huang Y, Roberts A, Murphy BR, Subbarao K ir kt. DNR vakcina sukelia SARS koronaviruso neutralizavimą ir apsauginį pelių imunitetą. Gamta. 2004;428(6982):561–4. pmid: 15024391
  4. 5. Muthumani K, Falzarano D, Reuschel EL, Tingey C, Flingai S, Villarreal DO ir kt. Sintetinė konsensuso anti-spike baltymų DNR vakcina sukelia apsauginį imunitetą nuo Artimųjų Rytų kvėpavimo sindromo koronaviruso nežmoginiams primatams. Sci Transl Med. 2015;7(301):301ra132. pmid: 26290414
  5. 6. Kuriamos Krammer F. SARS-CoV-2 vakcinos. Gamta. 2020;586(7830):516–27. pmid: 32967006
  6. 7. Khalaj-Hedayati A. Apsauginis imunitetas nuo SARS subvieneto vakcinos kandidatų, pagrįstas smaigalio baltymu: koronaviruso vakcinos kūrimo pamokos. J Immunol Res. 2020; 2020: 7201752. pmid: 32695833
  7. 8. Lu B, Tao L, Wang T, Zheng Z, Li B, Chen Z ir kt. Humoralinis ir ląstelinis imuninis atsakas, sukeltas 3a DNR vakcinų nuo sunkaus ūminio kvėpavimo sindromo (SARS) arba į SARS panašaus koronaviruso pelėms. Clin Vaccine Immunol. 2009;16(1):73–7. pmid: 18987164
  8. 9. Bower JF, Yang X, Sodroski J, Ross TM. Neutralizuojančių antikūnų sukūrimas naudojant DNR vakcinas, ekspresuojančias tirpius stabilizuotus žmogaus imunodeficito viruso 1 tipo apvalkalo glikoproteinų trimerius, konjuguotus su C3d. J Virol. 2004;78(9):4710–9. pmid: 15078953
  9. 10. Zakhartchouk AN, Viswanathan S, Moshynskyy I, Petric M, Babiuk LA. DNR vakcinos nuo SARS optimizavimas. DNA Cell Biol. 2007;26(10):721–6. pmid: 17665998
  10. 11. Gary EN, Weiner DB. DNR vakcinos: dabar geriausias laikas. Curr Opin Immunol. 2020;65:21–7. pmid: 32259744
  11. 12. Smith TRF, Patel A, Ramos S, Elwood D, Zhu X, Yan J ir kt. DNR vakcinos kandidatės nuo COVID imunogeniškumas-19. Nat Commun. 2020;11(1):2601. pmid: 32433465
  12. 13. Yu J, Tostanoski LH, Peter L, Mercado NB, McMahan K, Mahrokhian SH ir kt. DNR vakcinos apsauga nuo SARS-CoV-2 rezus makakose. Mokslas. 2020;369(6505):806–11. pmid: 32434945
  13. 14.Jorritsma SHT, Gowans EJ, Grubor-Bauk B, Wijesundara DK. Pristatymo metodai, skirti padidinti ląstelių įsisavinimą ir DNR vakcinų imunogeniškumą. Vakcina. 2016;34(46):5488–94. pmid: 27742218
  14. 15. Kudchodkar SB, Choi H, Reuschel EL, Esquivel R, Jin-Ah Kwon J, Jeong M ir kt. Greitas atsakas į besiformuojančią infekcinę ligą – pamokos, įgytos kuriant sintetinę DNR vakciną, nukreiptą į Zikos virusą. Mikrobai užkrečia. 2018;20(11–12):676–84. pmid: 2955534516. Adam L, Tchitchek N, Todorova B, Rosenbaum P, Joly C, Poux C ir kt. Įgimtas molekulinis ir ląstelinis parašas odoje prieš ilgalaikį T ląstelių atsaką po elektroporuotos DNR vakcinacijos. J Immunol. 2020;204(12):3375–88. pmid: 32385135
  15. 17. Lin F, Shen X, McCoy JR, Mendoza JM, Yan J, Kemmerrer SV ir kt. Naujas prototipas, skirtas elektroporacijai sustiprintai DNR vakcinai vienu metu tiekti į odą ir raumenis. Vakcina. 2011;29(39):6771–80. pmid: 21199706
  16. 18. Williams M, Ewing D, Blevins M, Sun P, Sundaram AK, Raviprakash KS ir kt. Padidintas keturvalentės dengės karštligės DNR vakcinos imunogeniškumas ir apsauginis veiksmingumas naudojant elektroporaciją ir intraderminį įvedimą. Vakcina. 2019;37(32):4444–53. pmid: 31279565
  17. 19. Ramakrishnan MA. 50 % galutinio taško titro nustatymas naudojant paprastą formulę. Pasaulis J Virol. 2016;5(2):85–6. pmid: 27175354
  18. 20. Corman VM, Landt O, Kaiser M, Molenkamp R, Meijer A, Chu DK ir kt. 2019 m. naujojo koronaviruso (2019-nCoV) aptikimas naudojant realiojo laiko RT-PGR. Euro Surveill. 2020. pmid: 31992387
  19. 21. Kou Y, Xu Y, Zhao Z, Liu J, Wu Y, You Q ir kt. Audinių plazminogeno aktyvatoriaus (tPA) signalo seka padidina MVA pagrindu pagamintos vakcinos nuo tuberkuliozės imunogeniškumą. Immunol Lett. 2017;190:51–7. pmid: 28728855
  20. 22. Xia S, Zhu Y, Liu M, Lan Q, Xu W, Wu Y ir kt. 2019-nCoV ir sintezės inhibitorių, nukreiptų į HR1 domeną smaigalio baltyme, susiliejimo mechanizmas. Ląstelė Mol Imunol. 2020;17(7):765–7. pmid: 32047258
Tau taip pat gali patikti