Nanoparticle-based DNA vaccine protects against SARS-CoV-2 variants in female preclinical models
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Vacina de DNA baseada em nanopartículas protege contra variantes do SARS-CoV-2 em modelos pré-clínicos femininos
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Resumo
Uma vacina segura e eficaz com proteção de longo prazo contra variantes preocupantes (VOCs) do SARS-CoV-2 é uma prioridade global de saúde. Neste estudo, desenvolvemos nanopartículas lipídicas (LNPs) para fornecer a administração segura e eficaz de DNA plasmídico (pDNA) e demonstrar proteção contra VOCs em modelos animais de pequeno porte do sexo feminino. Utilizando uma biblioteca de LNPs encapsulando DNA com código de barras exclusivo (b-DNA), selecionamos as LNPs com melhor desempenho para administração intramuscular de b-DNA. As LNPs com melhor desempenho foram posteriormente testadas quanto à sua capacidade de internalização de pDNA em células apresentadoras de antígenos in vitro. A LNP principal foi utilizada para encapsular pDNA codificando a versão HexaPro da proteína spike do SARS-CoV-2 (LNP-HPS), e sua imunogenicidade e proteção foram testadas in vivo. As LNP-HPS demonstraram um forte efeito protetor contra a variante gama (P.1) do SARS-CoV-2, correlacionando-se com redução da letalidade, diminuição da carga viral nos pulmões e redução dos danos pulmonares. As LNP-HPS induzem respostas humorais e de células T potentes contra P.1 e geram altos níveis de anticorpos neutralizantes contra P.1 e Ômicron (B.1.1.529). Nossos resultados indicam que a eficácia protetora e a imunogenicidade induzidas pelas LNP-HPS são comparáveis às alcançadas pela vacina contra COVID-19 aprovada pela BioNTech/Pfizer em modelos animais. Em conjunto, esses achados sugerem que as LNP-HPS são uma candidata promissora para vacina contra COVs.
Abstract
A safe and effective vaccine with long-term protection against SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs) is a global health priority. Here, we develop lipid nanoparticles (LNPs) to provide safe and effective delivery of plasmid DNA (pDNA) and show protection against VOCs in female small animal models. Using a library of LNPs encapsulating unique barcoded DNA (b-DNA), we screen for b-DNA delivery after intramuscular administration. The top-performing LNPs are further tested for their capacity of pDNA uptake in antigen-presenting cells in vitro. The lead LNP is used to encapsulate pDNA encoding the HexaPro version of SARS-CoV-2 spike (LNP-HPS) and immunogenicity and protection is tested in vivo. LNP-HPS elicit a robust protective effect against SARS-CoV-2 Gamma (P.1), correlating with reduced lethality, decreased viral load in the lungs and reduced lung damage. LNP-HPS induce potent humoral and T cell responses against P.1, and generate high levels of neutralizing antibodies against P.1 and Omicron (B.1.1.529). Our findings indicate that the protective efficacy and immunogenicity elicited by LNP-HPS are comparable to those achieved by the approved COVID-19 vaccine from Biontech/Pfizer in animal models. Together, these findings suggest that LNP-HPS hold great promise as a vaccine candidate against VOCs.
Assunto
Vacinas de DNA, SARS-CoV-2, COVID-19, Lipídeos - Nanopartículas
Palavras-chave
DNA vaccines, High-throughput screening, Nanoparticles, SARS-CoV-2
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Endereço externo
https://www.nature.com/articles/s41467-024-44830-1