Modified mRNA-Based Vaccines Elicit Robust Immune Responses and Protect Guinea Pigs From Ebola Virus Disease

Meyer, M., Huang, E., Yuzhakov, O., & Ramanathan, P. (2017)

חיסונים מבוססי mRNA גורמים לתגובות חיסוניות חזקות ומגנים על חזירי ים מפני נגיף האבולה.

תקציר:

רוב המודלים העדכניים לחיסון נגד נגיף האבולה (EBOV) מבוססים על וקטורים נגיפיים, שחלקם גורמים לתופעות לוואי או דורשים ייצור מורכב. לעומת זאת, חיסוני mRNA מיוצרים בקלות, בטוחים ויעילים ביותר. פיתחנו שני חיסוני mRNA המבוססים על המעטפה הגליקו-חלבונית של האבולה,  אשר נבדלו לפי האופי של התרכובת היחידה לשיפור תפקוד הטרנסלוקציה של הגלוקו-חלבון. ה- mRNAs גובשו עם חלקיקי שומנים כדי להקל על ההעברה. חיסון של חזירי ים הביא ל-IgG הספציפי לאבולה, לתגובות נוגדנים, ולהישרדות של 100% בנדבקי הנגיף. היעילות של חיסון ה -mRNA שלנו בשילוב עם נתוני בטיחות קדם-טיפוליים מקבלים סימוכין בבדיקות במחקרים קליניים.

מילות מפתח: נגיף האבולה, חיסון, תגובת נוגדנים.

מבוא:

כיום, אין חיסון זמין מסחרית כנגד  האבולה. חיסונים התפתחותיים מבטיחים הובילו לניסויים קליניים. עם זאת, בגלל תופעות לוואי, בין היתר, הדרישה לחיסונים בטוחים, מהירים ואמינים נותרה בעינה. פיגור של עד שישה חודשים בייצור החיסון לא יכול להילקח בחשבון בזמן של התמודדות עם הנגיף המדבק במיוחד הזה.

חיסוני mRNA יעילים ביותר על פני חיסונים רפליקניים מבוססי נגיפים או כאלה המבוססים על דנ”א פלסמידי, כשהראשונים מאפשרים גילוי מהיר, פיתוח והקלה בייצור, והקטנה של הסיכון לבעיות הנוגעות למוטגנזה, המסייע לנוגדנים חזקים ומאוזנים ותגובות חיסוניות תוך-תאיות. 6במחקר זה פיתחנו שני חיסוני mRNA חדשים. אנו מראים כאן כי שתי מנות של כל אחד משני החיסונים היו יעילות מאוד אצל בעל חיים.

שיטה:

במחקר זה פיתחנו שני חיסוני mRNA חדשים עבור נגיף האבולה. ה- mRNA המועתקים במבחנה לשני החיסונים מקודדי גליקו-פרוטאין של הנגיף, ואריאנט Yambuku isolate Mayinga. חיסון A מקודד גליקו-פרוטאין של אבולה באורך מלא. לעומת זאת, בחיסון B הוחלף האות המקורי של הפפטיד ב-IGK אנושי. תדפיסי חיסוני ה-mRNA  נעטפו בתכשיר LNP לשריר. שלוש קבוצות של חזירי ים חוסנו בנוסחאות A, B  או פלסבו בימים 0 ו-21.

תוצאות:

תכננו שני חיסונים מבוססי EBOV GP mRNA (איור 1 א). ה- MRNA המועתקים במבחנה לשני החיסונים מקודדים GP שלEBOV  , ואריאנט Yambuku isolate   Mayinga .

חיסון A מקודד EBOV GP באורך מלא, לעומת זאת בחיסון B הוחלף האות המקורי של הפפטיד ב-IGK אנושי. תדפיסי חיסוני ה-mRNA  נעטפו בתכשיר LNP לשריר. שלוש קבוצות של חזירי ים חוסנו בנוסחאות A, B  או PBS (אלה שקיבלו טיפול דמה) בימים 0 ו-21. IgG בסרום ספציפי ל-  EBOV GP ספציפי שנותחו על ידי ELISA נתאמתו בשתי הקבוצות המחוסנות ביום 21, בעוד התגובות לחיסון B היו גבוהות משמעותית מ- חיסון A (איור 1B).

ביום 42, שלושה שבועות אחרי המנה השניה, תגובת ה- IgG עלתה עוד יותר בשתי הקבוצות, כאשר קבוצה B שומרת על רמות נוגדנים גבוהות יותר. נוגדני-EBOV מנטרלים EBOV התגלו בתגובה לחיסון B (1: 160), אך לא חיסון A ביום 21 (איור 1 ג). לאחר המנה השנייה, נוגדני EBOV מנטרלים אותרו בתגובה לחיסון B (1: 160), אך לא לחיסון A ביום העשרים ואחד (1:140) ואילו זה של חיסון B עלה ל -1: 1800. כדי לבדוק את יעילות ההגנה של החיסון, בעלי החיים הודבקו ב- EBOV מותאם לחזירי ים. ביום ה-42.

בעלי החיים שקיבלו מנת אינבו פיתחו מחלות קשות, כפי שמעידה העלייה בציון הקליני, טמפרטורת הגוף,

ירידה במשקל, ומוות או המתת חסד של בעלי חיים מזוקנים בימים 7-10. לעומת זאת, כל החיות המחוסנות בחיסון A או B לא הראו סימנים קליניים של מחלה, טמפרטורת הגוף נשארה רגילה, ללא ירידה במשקל והגנה ממוות של 100%. ניתוח דגימות סרום הראה וירמיה בקבוצת הביקורת החל משלושה ימים לאחר ההדבקה, שעלתה לרמות גבוהות עד למועד המתת החסד.

רמות נמוכות מאוד של וירמיה התגלו ביום 3 וביום 6 בכמה בעלי חיים מחוסנים, שלא ניתן היה לזהות עוד עד יום 28.

דיון:

במחקר זה, אנו בוחנים את יעילותם של שני חיסונים. שניהם הגנו בהצלחה על חזירי ים מפני הידבקות בזיהומי איבולה קטלניים ומפני סימני מחלה קליניים. שיפור העוצמה של חיסוני mRNA יכול להוות כלי הובלה אופטימלי.  LNPs, בהם נעזרים בהובלת תבנית ה- mRNA שלנו, מתגלים כאופציה בת קיימא שכבר מנוצלת לשפר את הספיגה והיציבות של siRNA תרפויטית בניסויים בבני אדם ובחיסוני mRNA אחרים. [6, 7, 14].

טיטרים נוגדניים יכולים להיות גדולים יותר משמעותית מאלה שהושגו בחיסון עם וירוס מנוטרל מטוהר או חיסון פלסמיד מבוסס- דנ”א [7].  ל- RNA יש את היכולת לעורר קולטני זיהוי תבניות, על ידי חומצה רטינואית, ויוצרים השפעה מקבילה להפעלת התגובה החיסונית באופן לא ספציפי, אשר בתורו מונע פיענוח יעיל של חיסון ה- mRNA. אנו משלבים שינויים בנוקלאוזידים, אשר ממזערים את ההפעלה ללא הבחנה של חיישני החיסון המולדים האלה, בכדי לספק יציבות לביטוי רב יותר של חלבון ה-GP המקודד. GP הוא הסוכן הסיבתי הידוע של דלקת, דליפת כלי דם וציטוטוקסיות. עם זאת, מינון, תכונות שכפול של הנגיף ומסלול החיסון עשויים להיות הקריטיים והקובעים.

האופי הלא-משכפל של שיטת ה- mRNA יכול להיות נסבל היטב בבני אדם, תוך שהוא מעורר תגובה חזקה ללא הפרעה על ידי חסינות הנגזרת מווקטור או קיימת מראש ולנטול מהוירוס את הוקטור עם שינוי מוגבר בתקיפות. חיסוני mRNA יכולים להיות מותאמים כדי לא לכלול תחומים ציטוטוקסיים ולהתמקד בהצגת אפיטופים מגנים, תוך שמירה על קונפורמציה של שלמות ויציבות, המניבה נוגדן יעיל ותגובות של תאי T.  לחhסון mRNA יתרון על פני דנ”א מבוסס פלסמיד.

ואכן, לאחרונה, לניסויים קליניים בשלב 1, לא כל המשתתפים הגיבו לחיסון DNAלמרות קבלה של עד 4 מנות [4]. חיסוני mRNAs לא משוכפלים צוברים תאוצה בקרב תחום המחלות המדבקות. הם יתרוניים ביכולתם להיות מותאמים במהירות לרצפים של נגיפי התפרצות וזנים חדשים.  יש אפשרות למסור קוקטייל של mRNAs, אשר כולל את הרפרטואר ההולך וגדל של זני EBOV, הנבדלים במספר חומצות אמינו. פוטנציאל השימוש שילובים של mRNAs המקודדים אנטיגנים של GP  מאפשרים הגנה מקיפה ונרחבת חיסון נגד פילוס-וירוס.  התוצאות המבטיחות ממחקר יעיל זה מצדיק בדיקות נוספות של חיסוני mRNA הממוקדים ב- EBOV ביונקים לא אנושיים להתקדמות פוטנציאלית להתפתחות קלינית.