En términos generales, cuanto mayor sea el grado de restauración de la información de una vacuna sobre un virus, mayor será su eficacia potencial. El virus en sí es la vacuna más auténtica, como el virus varicela-zoster, que proporciona inmunidad de por vida después de una sola infección. Sin embargo, los virus también desarrollan mecanismos para evadir la vigilancia inmune durante su larga historia evolutiva, como evadir la persecución del sistema inmunológico cambiando frecuentemente de disfraz a través de una alta mutabilidad.
Alternativamente, pueden reducir su propia visibilidad y acechar de forma invasiva a través de mecanismos especiales, y los coronavirus son expertos en emplear ambas tácticas.
Como virus de ARN, los coronavirus tienen una ventaja natural en su alta mutabilidad. Mientras tanto, llamados "corona" debido a las protuberancias en forma de corona en su superficie, los coronavirus muestran la información antigénica más crucial en la proteína del dominio de unión al receptor (RBD) ubicada en la parte superior de estas protuberancias en forma de corona.
La información antigénica se encuentra dispersa entre los picos solitarios de la superficie viral, asemejándose a una corona. Esta estructura espacialmente discreta es un desafío para que el sistema inmunológico la reconozca de manera efectiva.
Al abordar las características estructurales de los coronavirus, un equipo dirigido por los profesores Xuesi Chen y Wantong Song del Instituto de Química Aplicada de Changchun informó sobre una vacuna de nanopartículas de polímero viromimético (VPNVax). La vacuna se preparó reorganizando las proteínas RBD del coronavirus y modificándolas en la superficie de nanopartículas de polímero de polietilenglicol y ácido poliláctico preensambladas.
Esta estrategia de preparación modular ofrece varias ventajas:(1) permite un control flexible de la densidad del antígeno (valencia) en la superficie de la vacuna de nanopartículas; (2) permite la sustitución de proteínas antigénicas para responder rápidamente a brotes de diferentes variantes del virus; (3) facilita la transformación directa de proteínas subunitarias a vacunas de nanopartículas, agilizando el proceso de preparación rápida a gran escala.
La morfología de VPNVax bajo microscopía crioelectrónica es extremadamente similar a la estructura del virus, con proteínas antigénicas densamente distribuidas en la superficie esférica del portador de nanopartículas. Mediante cálculos teóricos utilizando el modelo de red esférica de Fibonacci y la regulación de las condiciones de reacción química, el equipo de investigación preparó con éxito VPNVax con diferentes valencias superficiales.
Los resultados mostraron que la valencia del antígeno de superficie efectivamente tuvo un impacto significativo en el efecto inmunoestimulante de la vacuna de nanopartículas. Una mayor densidad de antígeno en la superficie de VPNVax mejora su capacidad de activación directa en las células B, validando indirectamente el mecanismo del coronavirus para evadir la vigilancia inmune al reducir la densidad de antígenos en la superficie a través de protuberancias similares a coronas.
Esto también subrayó la necesidad de optimizar y controlar la valencia superficial de las vacunas de nanopartículas. Sin embargo, una valencia excesivamente alta también redujo la estabilidad estructural de VPNVax, por lo que se necesita una valencia moderada para lograr un equilibrio entre los efectos estimulantes y la estabilidad.
El equipo de investigación descubrió además que para proteínas antigénicas de diferentes tamaños, el efecto inmunoestimulante óptimo del VPNVax preparado se producía cuando la cobertura de proteínas de superficie estaba en el rango del 20% al 25%. Además, VPNVax con los parámetros estructurales óptimos, cuando se combina con adyuvantes comerciales de aluminio, logró un efecto inmunoestimulante más fuerte, y se ha demostrado que su suero inmunológico tiene efectos neutralizantes de virus.
Más importante aún, esta plataforma de vacuna basada en polímeros puede desarrollar y explotar aún más la función adyuvante del portador polimérico. Al llevar agonistas inmunes o regular la quiralidad del polímero, VPNVax podría activar simultáneamente respuestas inmunes celulares.
En resumen, la investigación realizada en la plataforma VPNVax sobre la relación estructura-efecto de las vacunas de nanopartículas y la estrategia de preparación que combina la tecnología de síntesis de materiales ofrece nuevos conocimientos para diseñar la próxima generación de vacunas de partículas similares a virus.
El trabajo se publica en la revista National Science Review. .
Más información: Zichao Huang et al, Vacunas modularizadas de nanopartículas de polímero viromimético (VPNVaxs) para provocar respuestas inmunitarias humorales duraderas y eficaces, National Science Review (2023). DOI:10.1093/nsr/nwad310
Proporcionado por Science China Press
