Befintliga influensavacciner ger endast ett begränsat, säsongsbetonat skydd eftersom de riktar sig mot mycket föränderliga proteiner på viruset. Scripps Forskare har nu designat ett vaccin som ska fungera brett mot influensa A-stammar – en av de två typer av influensavirus som normalt cirkulerar hos människor.
Den nya vaccindesignen, beskriven i en artikel med titeln "Single-Component Multilayered Self-Assembling Protein Nanoparticles Displaying Extracellular Domains of Matrix Protein 2 as a Pan-influenza A Vaccine" i ACS Nano den 21 november, använder ett relativt oföränderligt influensa A-proteinfragment, M2e, och presenterar det på självmonterande nanopartiklar för att bättre engagera immunsystemet.
Vaccinets starka resultat i initiala djurförsök pekar på möjligheten av ett universellt influensavaccin som ger långsiktigt skydd mot allvarlig sjukdom från både vanliga och nya influensastammar.
"Det här experimentella vaccinet har potential att skydda mot olika säsongsinfluensa A-stammar såväl som framtida framväxande stammar som kan orsaka pandemier", säger seniorförfattaren Jiang Zhu, Ph.D., en docent vid institutionen för integrativ struktur och beräkning. Biologi vid Scripps Research.
De första författarna till studien var postdoktoral forskarassistent Keegan Braz Gomes, Ph.D., och stabsforskaren Yi-Nan Zhang, Ph.D., båda från Zhu Lab.
M2e är den lilla externa delen av M2, ett protein inbäddat i det yttre höljet av influensavirus. Eftersom M2 har en avgörande roll i influensavirusets livscykel, är den och M2e i stort sett desamma från en influensa A-stam till nästa. Det faktum att det är så väl "konserverat" över stammar tyder på att M2e kan vara ett bra mål för ett allmänt effektivt influensavaccin.
I praktiken har det varit en utmaning att rikta in sig på M2e. Tidigare vacciner riktade mot M2e har inte visat ett starkt och hållbart skydd, främst på grund av att detta proteinfragment är för litet för att engagera immunsystemet mycket effektivt. Det nya vaccinet från Zhu och hans team är utformat för att övervinna denna nackdel.
Liksom andra vacciner som utvecklats av Zhu Lab under de senaste åren – inklusive HIV-, SARS-CoV-2- och Hepatit C-virusvacciner – presenterar det nya vaccinet virusproteiner för immunsystemet inte som individuella lösa proteinkopior utan snarare monterade på stora nanopartiklar. Denna nanopartikelbaserade design "ser" ut för immunsystemet mer som ett riktigt virus, vilket leder till större immunstimulering. Nanopartiklarna är självmonterande, mycket stabila och lätta att tillverka med hjälp av biotekniska metoder; var och en är översållad med dussintals kopior av det riktade virala proteinet.
I den nya studien började forskarna med en nanopartikelbaserad design som använde en version av M2e från en humaninfekterande influensa A-stam, H1N1. Detta skyddade tio av tio möss från sekventiell, högdosexponering för levande H1N1-virus och en helt annan influensa A-stam som kallas H3N2. Däremot dukade ovaccinerade möss snabbt efter för viral exponering, liksom de flesta möss som vaccinerats med en icke-nanopartikelversion av M2e.
Teamet fick lika lovande resultat för en pandemi-stoppar design med en blandning av M2e proteiner från människor, fågel och gris influensa A-virus. De fann också att deras M2e-bärande nanopartiklar stannade kvar i muslymfkörtlar, vilket stimulerade immunsvar i många veckor, medan icke-nanopartikelmonterade M2e-proteiner rensades bort från lymfkörtlarna inom några timmar efter injektionen.
"Detta tyder på ett mycket ihållande engagemang med immunsystemet, vilket vi hoppas kommer att göra det möjligt för vår design att övervinna hållbarhetsproblemet som setts för tidigare M2e-riktade vacciner", säger Zhu.
Sammantaget, tillägger han, visar resultaten potentialen hos M2e nanopartikelmonterade design för att skydda brett mot influensa A-virus.
En framtida version, säger Zhu, kan lägga till influensa B M2e-proteiner, vilket leder till ett riktigt pan-influensavaccin. Ett sådant vaccin, om det visar sig vara effektivt, kan avsevärt hämma influensans förmåga att orsaka allvarliga sjukdomar och massdödspandemier – och tenderar att reducera den till något som liknar en mild förkylning även i högriskfall.
Uvax Bio, ett spin-off-vaccinföretag från Scripps Research, använder egen plattformsteknologi som uppfunnits i Dr. Zhus labb vid Scripps Research för att utveckla och kommersialisera profylaktiska vacciner för olika infektionssjukdomar. Zhu och företaget överväger nu sina alternativ för att översätta den nya M2e-designen till ett kommersiellt influensavaccin.
Mer information: Keegan Braz Gomes et al, enkomponents flerskikts självmonterande proteinnanopartiklar som visar extracellulära domäner av matrisprotein 2 som ett pan-influensa A-vaccin, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c06526
Journalinformation: ACS Nano
Tillhandahålls av The Scripps Research Institute
