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Une nanoparticule stimulant le système immunitaire pourrait conduire à des vaccins plus puissants

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Une stratégie courante pour rendre les vaccins plus puissants consiste à les administrer avec un adjuvant, un composé qui stimule le système immunitaire pour produire une réponse plus forte.

Des chercheurs du MIT, de l'Institut d'immunologie de La Jolla et d'autres institutions ont maintenant conçu un nouvel adjuvant nanoparticulaire qui pourrait être plus puissant que les autres actuellement utilisés. Des études chez la souris ont montré qu'il améliorait considérablement la production d'anticorps après la vaccination contre le VIH, la diphtérie et la grippe.

« Nous avons commencé à examiner cette formulation particulière et avons constaté qu'elle était incroyablement puissante, meilleure que presque tout ce que nous avions essayé », explique Darrell Irvine, professeur à Underwood-Prescott avec des nominations dans les départements de génie biologique et de science et génie des matériaux du MIT ; directeur associé du Koch Institute for Integrative Cancer Research du MIT ; et membre du Ragon Institute de MGH, du MIT et de Harvard.

Les chercheurs espèrent maintenant incorporer l'adjuvant dans un vaccin contre le VIH qui est actuellement testé dans des essais cliniques, dans l'espoir d'améliorer ses performances.

Irvine et Shane Crotty, professeur au Centre de recherche sur les maladies infectieuses et les vaccins de l'Institut d'immunologie de La Jolla, sont les principaux auteurs de l'étude, qui paraît aujourd'hui dans Immunologie scientifique. Les principaux auteurs de l'article sont Murillo Silva, un ancien post-doctorant du MIT, et Yu Kato, chercheur à l'Institut La Jolla.

Des vaccins plus puissants

Bien que l'idée d'utiliser des adjuvants pour augmenter l'efficacité des vaccins existe depuis des décennies, il n'existe qu'une poignée d'adjuvants de vaccins approuvés par la FDA. L'un est l'hydroxyde d'aluminium, un sel d'aluminium qui provoque une inflammation, et l'autre est une émulsion d'huile et d'eau utilisée dans les vaccins contre la grippe. Il y a quelques années, la FDA a approuvé un adjuvant à base de saponine, un composé dérivé de l'écorce de l'arbre à savon chilien.

La saponine formulée dans des liposomes est désormais utilisée comme adjuvant dans le vaccin contre le zona, et les saponines sont également utilisées dans une nanoparticule en forme de cage appelée complexe immunostimulant (ISCOM) dans un vaccin Covid-19 actuellement en essais cliniques.

Les chercheurs ont montré que les saponines favorisent les réponses immunitaires inflammatoires et stimulent la production d'anticorps, mais comment elles le font n'est pas claire. Dans la nouvelle étude, le MIT et l'équipe de La Jolla voulaient comprendre comment l'adjuvant exerce ses effets et voir s'ils pouvaient le rendre plus puissant.

Ils ont conçu un nouveau type d'adjuvant similaire à l'adjuvant ISCOM, mais qui incorpore également une molécule appelée MPLA, qui est un agoniste du récepteur Toll-like. Lorsque ces molécules se lient à des récepteurs de type péage sur les cellules immunitaires, elles favorisent l'inflammation. Les chercheurs appellent leur nouvel adjuvant SMNP (nanoparticules de saponine/MPLA).

"Nous nous attendions à ce que cela puisse être intéressant car la saponine et les agonistes des récepteurs de type Toll sont tous deux des adjuvants qui ont été étudiés séparément et se sont révélés très efficaces", a déclaré Irvine.

Les chercheurs ont testé l'adjuvant en l'injectant à des souris avec quelques antigènes différents ou des fragments de protéines virales. Ceux-ci comprenaient deux antigènes du VIH, ainsi que des antigènes de la diphtérie et de la grippe. Ils ont comparé l'adjuvant à plusieurs autres adjuvants approuvés et ont découvert que la nouvelle nanoparticule à base de saponine provoquait une réponse en anticorps plus forte que n'importe laquelle des autres.

L'un des antigènes du VIH qu'ils ont utilisés est une nanoparticule de protéine d'enveloppe du VIH, qui présente de nombreuses copies de l'antigène gp120 présent sur la surface virale du VIH. Cet antigène a récemment terminé les tests initiaux dans les essais cliniques de phase 1. Irvine et Crotty font partie du Consortium for HIV/AIDS Vaccine Development du Scripps Research Institute, qui a mené cet essai. Les chercheurs espèrent maintenant développer un moyen de fabriquer le nouvel adjuvant à grande échelle afin qu'il puisse être testé avec un trimère d'enveloppe du VIH dans un autre essai clinique commençant l'année prochaine. Des essais cliniques combinant des trimères d'enveloppe avec l'hydroxyde d'aluminium adjuvant traditionnel du vaccin sont également en cours.

"L'hydroxyde d'aluminium est sûr mais pas particulièrement puissant, nous espérons donc que (le nouvel adjuvant) serait une alternative intéressante pour provoquer des réponses d'anticorps neutralisants chez les humains", a déclaré Irvine.

Débit rapide

Lorsque les vaccins sont injectés dans le bras, ils voyagent à travers les vaisseaux lymphatiques jusqu'aux ganglions lymphatiques, où ils rencontrent et activent les cellules B. L'équipe de recherche a découvert que le nouvel adjuvant accélère le flux lymphatique vers les ganglions, aidant l'antigène à y parvenir avant qu'il ne commence à se décomposer. Il le fait en partie en stimulant les cellules immunitaires appelées mastocytes, qui n'étaient auparavant pas connues pour être impliquées dans les réponses vaccinales.

« Atteindre rapidement les ganglions lymphatiques est utile car une fois que vous avez injecté l'antigène, il commence à se décomposer lentement. Plus tôt une cellule B peut voir cet antigène, plus il est probable qu'il soit complètement intact, de sorte que les cellules B ciblent la structure telle qu'elle sera présente sur le virus natif », explique Irvine.

De plus, une fois que le vaccin atteint les ganglions lymphatiques, l'adjuvant provoque la mort rapide d'une couche de cellules appelées macrophages, qui agissent comme une barrière, ce qui facilite la pénétration de l'antigène dans les ganglions.

L'adjuvant aide également à stimuler les réponses immunitaires en activant des cytokines inflammatoires qui entraînent une réponse plus forte. On pense que l'agoniste du TLR que les chercheurs ont inclus dans l'adjuvant amplifie cette réponse des cytokines, mais le mécanisme exact pour cela n'est pas encore connu.

Ce type d'adjuvant pourrait également être utile pour tout autre type de vaccin sous-unitaire, constitué de fragments de protéines virales ou d'autres molécules. En plus de leurs travaux sur les vaccins contre le VIH, les chercheurs travaillent également sur un vaccin potentiel contre le Covid-19, avec le laboratoire de J. Christopher Love à l'Institut Koch. Le nouvel adjuvant semble également aider à stimuler l'activité des cellules T, ce qui pourrait le rendre utile en tant que composant de vaccins contre le cancer, qui visent à stimuler les propres cellules T du corps pour attaquer les tumeurs.

La recherche a été financée par le National Institute of Allergy and Infectious Diseases, le Koch Institute's Marble Center for Cancer Nanomedicine, le US Army Research Office par le biais de l'Institute for Soldier Nanotechnologies du MIT, le Koch Institute Support (core) Grant du National Cancer Institute , l'Initiative internationale pour un vaccin contre le sida et l'Institut Ragon.

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Source : https://news.mit.edu/2021/adjuvant-immune-vaccines-1202

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