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http://hdl.handle.net/1843/70466
Type: | Tese |
Title: | Desenvolvimento de vacina intranasal nanoestruturada para a COVID-19 |
Other Titles: | Development of nanostructured intranasal vaccine for COVID-19 |
Authors: | Vinícius de Souza Góes |
First Advisor: | Dawidson Assis Gomes |
First Referee: | Liza Figueiredo Felicori Vilela |
Second Referee: | Sidney Nicodemos da Silva |
Third Referee: | Alexsandro Sobreira Galdino |
metadata.dc.contributor.referee4: | Carlos Renato Machado |
Abstract: | A COVID-19 é uma doença infecciosa respiratória humana causada pelo Betacoronavírus SARS-CoV-2. Embora tenham sido feitos esforços sem precedentes nos últimos três anos com o objetivo de combater a pandemia da COVID-19, o vírus SARS-CoV-2 continua a causar perdas intoleráveis à saúde. As vacinas são consideradas a forma mais eficaz de prevenir doenças infecciosas, o que tem sido reafirmado para a COVID-19. No entanto, no contexto da propagação contínua do vírus e o surgimento de novas variantes, torna-se necessário o desenvolvimento de novas formulações vacinais com a finalidade de refinar a tecnologia, minimizar os efeitos adversos e melhorar a segurança e eficácia. Diferentes tecnologias vêm sendo empregadas, como as vacinas de vírus inteiros inativados, subunidades proteicas, recombinantes e de ácidos nucleicos (DNA e mRNA) e de vetores virais. Todas estas possuem o meio parenteral de administração das vacinas. Neste trabalho, propomos uma rota alternativa, a intranasal, no intuito de criar uma barreira imunológica no sítio primário de infecção do vírus. Desta forma, o presente trabalho se propôs a conjugar epítopos imunogênicos de proteínas estruturais do SARS-CoV-2 encapsulados em nanopartículas de quitosana, como formulação vacinal intranasal. O adjuvante monofosforil lipídio A (MPLA) foi adicionado de modo a potencializar o efeito imunogênico da formulação. Um total de 82 peptídeos das proteínas estruturais do SARS-CoV-2 foram identificados como prováveis epítopos de linfócitos B (n = 37) e TCD4+ (n = 45). Destes, 51 peptídeos foram reconhecidos pelos anticorpos das classes IgM, IgG e IgA de soro de pacientes diagnosticados com COVID-19, assim distribuídos: 4 peptídeos (7,8%) foram selecionados da proteína de Membrana, 15 (29,4%) da Nucleocapsídeo e 32 (62,8%) da Spike. De acordo com a intensidade do reconhecimento pelos anticorpos, vinte e cinco peptídeos foram selecionados para composição vacinal e avaliação do potencial imunogênico, em protocolos de imunização em camundongos Balb/c, por administração nasal, associados aos adjuvantes quitosana nanoestruturado e monofosforil lipídio A (MPLA). Essa configuração vacinal não apresentou atividade hemolítica ou citotoxidade para as linhagens de células humanas HEK-293 e MRC-5 avaliadas in vitro. Nossos resultados mostram que a composição vacinal de peptídeos do SARS-CoV-2, por via nasal, promoveu uma resposta imune robusta em camundongos, com produção de anticorpos específicos da classe IgG contra a proteína Spike do SARS-CoV-2. Foi verificada, também, a produção das citocinas INF-a, IL-6, TNF-a e baixos níveis de IL-10. Acreditamos que a formulação intranasal delineada nesta pesquisa é uma nova e promissora candidata à vacina de mucosa, sem agulha para imunização primária, bem como para protocolos de revacinação ou conjugação com as vacinas atuais, e merece investigação imunológica adicional. |
Abstract: | COVID-19 is a human respiratory infectious disease caused by the Betacoronavirus SARS-CoV-2. Despite unprecedented efforts over the past three years to overcome the COVID-19 pandemic, the SARS-CoV-2 virus continues to cause unacceptable health losses. Vaccines are considered the most effective way to prevent infectious diseases, which has been reaffirmed for COVID-19. However, in the context of the virus's continued spread and the emergence of new variants, the development of new vaccine formulations is necessary to refine technology, minimize adverse effects, and improve safety and efficacy. Different technologies have been employed, such as inactivated whole-virus vaccines, recombinant protein subunits, and nucleic acid vaccines (DNA and mRNA), as well as viral vectors. All involve the parenteral administration of vaccines. In this work, we propose an alternative route, intranasal administration, with the aim of creating an immunological barrier at the virus's primary site of infection. Thus, the present study aimed to conjugate immunogenic epitopes of structural proteins from SARS-CoV-2 encapsulated in chitosan nanoparticles as an intranasal vaccine formulation. The monophosphoryl lipid A (MPLA) adjuvant was added to enhance the immunogenic effect of the formulation. A total of 82 peptides from SARS-CoV-2 structural proteins were identified as probable B-cell (n=37) and CD4+ T-cell (n=45) epitopes. Of these, 51 peptides were recognized by IgM, IgG, and IgA antibodies present in the serum of COVID-19 diagnosed patients, distributed as follows: 4 peptides (7.8%) were selected from the Membrane protein, 15 (29.4%) from the Nucleocapsid, and 32 (62.8%) from the Spike protein. Based on the intensity of antibody recognition, twenty-five peptides were selected for vaccine composition and evaluation of immunogenic potential in Balb/c mice through nasal administration, associated with nanostructured chitosan and monophosphoryl lipid A (MPLA) adjuvants. This vaccine configuration showed no hemolytic activity or cytotoxicity for the HEK-293 and MRC-5 human cell lines evaluated in vitro. Our results demonstrate that the intranasal peptide vaccine composition for SARS-CoV-2 induced a robust immune response in mice, with a production of specific IgG antibodies against SARS-CoV-2 Spike protein. Significant IFN-γ, IL-6 cytokines production, and low levels of TNF-α and IL-10 were also observed. We believe that the intranasal formulation outlined in this research is a new and promising candidate for a mucosal, needle-free primary immunization vaccine, as well as for revaccination protocols or conjugation with current vaccines, and it deserves further immunological investigation. |
Subject: | Bioquímica e imunologia Vacinas contra COVID-19 Quitosana Peptídeos Nanopartículas |
language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ICB - DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA E IMUNOLOGIA |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Bioquímica e Imunologia |
Rights: | Acesso Restrito |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/70466 |
Issue Date: | 20-Nov-2023 |
metadata.dc.description.embargo: | 20-Nov-2025 |
Appears in Collections: | Teses de Doutorado |
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