När viruset som orsakar covid-19 utvecklas och sprids, fortsätter forskare och kliniker att utveckla innovativa sätt att bekämpa SARS-CoV-2 genom att designa vacciner och terapier. I en nyligen publicerad studie publicerad i Vetenskap, presenterar forskare ett vaccin som, hos djur, skyddar mot en mängd olika betacoronavirus – en familj av virus som inkluderar de som orsakar SARS, MERS och COVID-19-pandemierna.
Studien leddes av en California Institute of Technology forskargrupp under ledning av Pamela Björkman. Bjorkman säger att det är viktigt att utforma ett vaccin med brett skydd mot flera virus, med tanke på att flera SARS-liknande virus har dykt upp under de senaste två decennierna.
"Vi kan inte förutsäga vilket virus eller vilka virus bland det stora antalet djur som kommer att utvecklas i framtiden för att infektera människor för att orsaka en annan epidemi eller pandemi", säger Bjorkman i ett pressmeddelande från Caltech. "Vad vi försöker göra är att göra ett allt-i-ett-vaccin som skyddar mot SARS-liknande betacoronavirus oavsett vilka djurvirus som kan utvecklas för att tillåta mänsklig infektion och spridning. Den här typen av vaccin skulle också skydda mot nuvarande och framtida SARS-CoV-2-varianter utan behov av uppdatering.”
Mosaikvaccin ger ett brett skydd
Bjorkmans team designade ett nanopartikelvaccin bestående av spikproteinfragment från åtta SARS-liknande betacoronavirus, med hjälp av vaccinteknologi som ursprungligen utvecklades av medarbetare vid University of Oxford. I teorin, när ett immunsystem utsätts för spikproteinfragment fästa till detta så kallade "mosaik" nanopartikelvaccin, kommer det att producera ett brett spektrum av antikroppar som svarar på alla virus som representeras i vaccinet.
Forskarna genomförde experiment på möss som är genetiskt modifierade för att uttrycka den mänskliga ACE2-receptorn, som används av SARS-CoV-2 och relaterade virus för att komma in i celler vid infektion. De fann att djur som inokulerats med mosaiknanopartikelvaccinet producerade antikroppar mot alla virus med fragment i vaccinet.
Möss som fick ett vaccin innehållande en nanopartikel utan spikproteinfragment överlevde inte infektion med SARS-CoV-2 eller SARS-CoV (som orsakade den ursprungliga SARS-pandemin i början av 2000-talet). De som inokulerades med en nanopartikel belagd endast i SARS-CoV-2 spikproteinfragment överlevde endast exponering för SARS-CoV-2. Möss vaccinerade med mosaikenanopartikeln överlevde dock inte bara exponering för SARS-CoV-2, utan skyddades också från SARS-CoV, som inte var ett av de åtta betacoronavirus som ingick i vaccinet.
Forskarna genomförde liknande experiment på icke-mänskliga primater med hjälp av mosaiknanopartikelvaccinet. Återigen överlevde djuren exponering för SARS-CoV-2 eller SARS-CoV, och de visade liten eller ingen detekterbar infektion.
Nanopartikelbaserat vaccin erbjuder ett nytt tillvägagångssätt för COVID-19-immunitet
Arbeta med medarbetare på Fred Hutchinson Cancer Research Center, fann Bjorkmans team att antikropparna som utvecklades av icke-mänskliga primater när de vaccinerades var som svar på de vanligaste elementen i receptorbindande domäner, såsom spikeproteiner. Detta resultat, säger forskarna, tyder på att mosaikvaccinet kan vara effektivt mot nya varianter av SARS-CoV-2 eller SARS-liknande betacoronavirus från djur.
"Djur vaccinerade med [mosaiken] nanopartiklar framkallade antikroppar som kände igen praktiskt taget varje SARS-liknande betacoronavirus-stam vi utvärderade", säger första författaren Alexander Cohen i ett pressmeddelande. "Några av dessa virus kan vara relaterade till stammen som orsakar nästa SARS-liknande betacoronavirusutbrott, så det vi verkligen vill ha skulle vara något som riktar sig till hela denna grupp av virus. Det tror vi att vi har."
Nästa upp: kliniska prövningar
Med effekten av mosaiknanopartikelvaccinet bekräftats i både laboratorie- och djurstudier, förbereder Bjorkman och hennes medarbetare nu en klinisk fas 1-studie för att utvärdera vaccinet på människor. Försöket kommer att registrera personer som har vaccinerats och/eller tidigare infekterats med SARS-CoV-2. Djurmodellexperiment kommer att köras parallellt med mänskliga studier för att jämföra immunsvar hos djur som tidigare vaccinerats med ett nuvarande COVID-19-vaccin med svar hos djur som inte har exponerats för viruset eller fått ett vaccin.
