En un estudio publicado en el último número de la Informes científicosun equipo de investigadores construyó partículas similares a virus (VLP) compuestas por la membrana (M), la envoltura (E) y las proteínas de la nucleocápside (N) del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) en la planta de tabaco usando agrobacteria-entrega mediada.
Más de 300 vacunas contra la enfermedad del coronavirus 2019 (COVID-19) están actualmente en diferentes fases de los ensayos clínicos. De todas las vacunas COVID-19 que usan diferentes plataformas de entrega, las que usan vacunas de ADN basadas en vectores de adenovirus y las vacunas de ARNm son las dos más utilizadas. Las otras plataformas de entrega para las vacunas COVID-19 son ADN, ARN, subunidades de proteínas, VLP, vectores virales, virus inactivados y virus atenuados.
De todas las plataformas de entrega utilizadas para las vacunas COVID-19, las VLP constituyen una plataforma atractiva y prometedora debido a su seguridad y facilidad de producción. Además, las VLP son altamente inmunogénicas e inducen títulos elevados de anticuerpos neutralizantes, incluso sin adyuvantes. Además, pueden servir como andamios para presentar antígenos heterólogos que provocan respuestas inmunitarias contra otras enfermedades infecciosas. Más importante aún, las VLP se pueden producir en sistemas heterólogos, como bacterias, levaduras, células de insectos o plantas. Por el contrario, los virus inactivados o atenuados necesitan líneas celulares de mamíferos para su producción.
Se están realizando varios estudios para el desarrollo de vacunas y anticuerpos contra el COVID-19 de origen vegetal. De las cinco vacunas basadas en VLP, que esperan en la fase clínica 1 o la fase 2/3, la más avanzada es el ensayo de fase 3 que utiliza la vacuna VLP derivada de plantas (CoVLP) de Medicago Inc., Quebec, Canadá.
Sobre el estudio
En el presente estudio, los investigadores demostraron que las VLP de SARS-CoV-2 no infecciosas podrían ensamblarse con éxito al coexpresar tres proteínas M, E y N de SARS-CoV-2 en plantas. Estas subunidades de proteína SARS-CoV-2 se ensamblan en partículas similares a virus sin genoma de ARN viral en células vegetales para ayudar a desarrollar vacunas COVID-19.
Nicotiana benthamiana plantas, un pariente del tabaco, se cultivaron en una cámara de crecimiento mantenida a 24 °C, y las plantas de tres semanas se trasplantaron a macetas y se dejaron crecer en la cámara de crecimiento durante tres semanas más.
Estudiar: Construcción de partículas similares al virus SARS-CoV-2 en planta. Haber de imagen: SINITAR/Shutterstock
Las secuencias codificantes de las proteínas SARS-CoV-2 M, E y N se coexpresaron mediante agroinfiltración con vectores separados. Mientras que M y E se expresaron utilizando una construcción de expresión única, sus secuencias codificantes se unieron mediante una secuencia del sitio de entrada del ribosoma interno (IRES) de la proteína de la cubierta del tobamovirus (TMV) más tarde. La secuencia codificante de la proteína N, etiquetada por el epítopo Flag, se insertó en un vector de expresión separado.
Construcciones de sobreexpresión de SARS-CoV-2 M, E y N (plásmidos) – pBYR2fp-MiresE y pBYR2fp-NBANDERA fueron transfectados en diferentes agrobacteria tumefaciens cepa GV3101 por el método de congelación-descongelación, que se utilizaron para la expresión transitoria de VLP por coadministración. La integridad de los plásmidos en A. tumefaciens fue confirmado por mapeo de restricción.
Ambos A. tumefaciens Las cepas que contenían proteínas M, E y N se mezclaron en la misma proporción, las suspensiones bacterianas se infiltraron con jeringa en el lado abaxial de seis semanas de edad. N. benthamiana hojas de plantas Luego, los investigadores recolectaron este rendimiento tres días después de la infiltración (dpi) para el análisis de la expresión de proteínas y el autoensamblaje de las VLP mediante transferencia Western y microscopía electrónica de transmisión (TEM).
Hallazgos del estudio
Los investigadores demostraron la estructura de VLP autoensamblada de las VLP de SARS-CoV-2 compuestas de proteínas M, E y N {sin glicoproteína de pico (S)}.
Las VLP derivadas de plantas se purificaron mediante sedimentación en gradiente de sacarosa en un gradiente de sacarosa del 10 al 60 %. Si bien la mayor cantidad de VLP estuvo presente en la fracción de sacarosa del 60 %, no se detectaron VLP en las fracciones entre el 10 % y el 30 %, lo que indica las condiciones óptimas para la purificación de las VLP.
Para el análisis TEM, los investigadores recolectaron VLP mediante el método de colchón de sacarosa al 40 %.
Los resultados de las imágenes TEM mostraron que los tamaños de las VLP ensambladas estaban en el rango de 50 a 130 nm, lo que confirma que la forma y el tamaño de las VLP derivadas de plantas eran los mismos que los de las VLP nativas del SARS-CoV-2 pero sin la proteína S. Debido a la ausencia de proteína S, no se detectó la ‘corona’ habitual de SARS-CoV-2 en las imágenes TEM de las construcciones de VLP.
Análisis por microscopía electrónica de VLP de CoV-2 derivadas de plantas. ( a ) Visualización mediante tinción negativa con AU al 1,2 % y microscopía electrónica de alta resolución de VLP purificadas de ME + NFLAG. Barra de escala 100 nm. ( b ) Cuantificación de diámetros de VLP de CoV-2 derivados de plantas. Las VLP oscilaron entre 50 y 130 nm de diámetro.
Conclusiones
Para concluir, los autores del presente estudio desarrollaron con éxito VLP autoensamblados.
Aunque estas VLP no tenían picos de proteína S en forma de corona, aún podrían purificarse y desarrollarse como formulaciones de vacunas contra el COVID-19 que podrían servir como una plataforma transportadora prometedora para epítopos inmunogénicos derivados de SARS-CoV-2 S.
Además, debido a la alta inmunogenicidad de estas VLP contra los antígenos S, incluso en dosis bajas, también podrían usarse como plataformas para transportar antígenos S del SARS-CoV-2 y otras variantes de interés.
