Intranasal influenza-vectored vaccine expressing pneumococcal surface protein A protects against Influenza and Streptococcus pneumoniae infections
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Universidade Federal de Minas Gerais
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A vacina intranasal contra a gripe, com vetor viral que expressa a proteína A da superfície pneumocócica, protege contra infecções por Influenza e Streptococcus pneumoniae
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Resumo
Streptococcus pneumoniae e o vírus da influenza A (IAV) são importantes agentes causadores de pneumonia e infecções respiratórias graves em todo o mundo. Infecções bacterianas secundárias, particularmente por Streptococcus pneumoniae , são comuns em indivíduos infectados pelo IAV, levando a desfechos críticos. Apesar de reduzirem a mortalidade, as vacinas pneumocócicas têm altos custos de produção e são específicas para cada sorotipo. O surgimento de novos sorotipos circulantes levou à busca por novas estratégias de prevenção que ofereçam um amplo espectro de proteção. Nesse contexto, a vacinação com antígenos presentes em todos os sorotipos, como a Proteína de Superfície Pneumocócica A (PspA), pode oferecer ampla cobertura, independentemente do sorotipo. Utilizando a técnica de genética reversa, nosso grupo de pesquisa desenvolveu um vírus recombinante da influenza A H1N1 que expressa PspA (Flu-PspA), por meio da substituição da neuraminidase por PspA. Esse vírus foi avaliado como uma vacina bivalente contra infecções causadas por influenza A e S. pneumoniae em camundongos. Inicialmente, avaliamos a capacidade do vírus Flu-PspA de infectar células e expressar a proteína PspA in vitro, sua capacidade de se multiplicar em ovos embrionados de galinha e sua segurança quando inoculado em camundongos. Posteriormente, avaliamos o efeito protetor contra infecções letais por influenza A e Streptococcus pneumoniae em camundongos, utilizando diferentes protocolos de imunização. Também avaliamos a produção de anticorpos contra a proteína PspA4 e o vírus da influenza, bem como a capacidade de ligação de anticorpos anti-PspA4/deposição de complemento a diferentes cepas de S. pneumoniae . Nossos resultados demonstram que a vacina contra o vírus Flu-PspA induz eficientemente a expressão da proteína PspA in vitro e que foi capaz de se multiplicar em ovos embrionados de galinha mesmo sem neuraminidase exógena. A vacina bivalente baseada em Flu-PspA demonstrou ser segura, estimulou altos títulos de anticorpos anti-PspA e anti-influenza e protegeu camundongos contra infecções por influenza A e S. pneumoniae , tanto homosubtípicas quanto heterosubtípicas . Além disso, a ligação eficiente de anticorpos e a deposição do complemento na superfície das cepas pneumocócicas conferem à vacina de amplo espectro a resposta in vivo. Em resumo, essa abordagem inovadora é promissora para o desenvolvimento de uma vacina com dupla proteção contra dois importantes patógenos respiratórios.
Abstract
Streptococcus pneumoniae and influenza A virus (IAV) are significant agents of pneumonia cases and severe respiratory infections globally. Secondary bacterial infections, particularly by Streptococcus pneumoniae, are common in IAV-infected individuals, leading to critical outcomes. Despite reducing mortality, pneumococcal vaccines have high production costs and are serotype specific. The emergence of new circulating serotypes has led to the search for new prevention strategies that provide a broad spectrum of protection. In this context, vaccination using antigens present in all serotypes, such as Pneumococcal Surface Protein A (PspA), can offer broad coverage regardless of serotype. Employing the reverse genetics technique, our research group developed a recombinant influenza A H1N1 virus that expresses PspA (Flu-PspA), through the replacement of neuraminidase by PspA. This virus was evaluated as a bivalent vaccine against infections caused by influenza A and S. pneumoniae in mice. Initially, we evaluated the Flu-PspA virus’s ability to infect cells and express PspA in vitro, its capacity to multiply in embryonated chicken eggs, and its safety when inoculated in mice. Subsequently, the protective effect against influenza A and Streptococcus pneumoniae lethal challenge infections in mice was assessed using different immunization protocols. Analysis of the production of antibodies against PspA4 protein and influenza, and the binding capacity of anti-PspA4 antibodies/complement deposition to different strains of S. pneumoniae were also evaluated. Our results demonstrate that the Flu-PspA virus vaccine efficiently induces PspA protein expression in vitro, and that it was able to multiply in embryonated chicken eggs even without exogenous neuraminidase. The Flu-PspA-based bivalent vaccine was demonstrated to be safe, stimulated high titers of anti-PspA and anti-influenza antibodies, and protected mice against homosubtypic and heterosubtypic influenza A and S. pneumoniae challenge. Moreover, an efficient binding of antibodies and complement deposition on the surface of pneumococcal strains ascribes the broad-spectrum vaccine response in vivo. In summary, this innovative approach holds promise for developing a dual-protective vaccine against two major respiratory pathogens.
Assunto
Vacinas contra influenza, Influenza humana, Streptococcus pneumoniae, Vacinas pneumocócicas, Vírus da influenza A, Vacinas
Palavras-chave
Influenza virus, Vaccines
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Endereço externo
https://www.nature.com/articles/s41541-024-01033-5