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Sustainable Development Goals
03 Saúde e Bem-Estar
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INTRANASAL LIPOSOMAL FORMULATION OF SPIKE PROTEIN ADJUVANTED WITH CPG PROTECTS AND BOOSTS HETEROLOGOUS IMMUNITY OF HACE2 TRANSGENIC MICE TO SARS-COV-2 INFECTION
Russo, Momtchilo et al. | Date Issued: 2023
Author
Russo, Momtchilo
Mendes-Corrê, Maria Cássia
Lins, Bruna B.
Kersten, Victor
Pernambuco Filho, Paulo C. A.
Martins, Toni Ricardo
Tozetto-Mendoza, Tânia Regina
Vilas Boas, Lucy Santos
Gomes, Brisa Moreira
Dati, Livia Mendonça Munhoz
Duarte-Neto, Amaro Nunes
Reigado, Gustavo Roncoli
Frederico, Ana Beatriz T.
Cunha, Danielle R. de A. de Brito e
Paula, Anderson Vicente de
Silva, José Igor G. da
Vasconcelos, Carlos F. Moreira
Chambergo, Felipe S.
Nunes, Viviane Abreu
Bom, Ana Paula Dinis Ano
Castilho, Leda R.
Martins, Rodrigo A. P.
Hirata, Mario Hiroyuki
Mirotti, Luciana
Affilliation
Universidade de São Paulo. Instituto de Ciências Biomédicas. Departamento de Imunologia. São Paulo, SP, Brasil.
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Instituto de Medicina Tropical de São Paulo. Laboratório de Virologia. São Paulo, SP, Brasil.
Universidade de São Paulo. Instituto de Ciências Biomédicas. Departamento de Imunologia. São Paulo, SP, Brasil.
Universidade de São Paulo. Instituto de Ciências Biomédicas. Departamento de Imunologia. São Paulo, SP, Brasil.
Universidade de São Paulo. Instituto de Ciências Biomédicas. Departamento de Imunologia. São Paulo, SP, Brasil.
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Instituto de Medicina Tropical de São Paulo. Laboratório de Virologia. São Paulo, SP, Brasil / Universidade Federal do Amazonas. Faculdade de Ciências Farmacêuticas. Manaus, Brasil.
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Instituto de Medicina Tropical de São Paulo. Laboratório de Virologia. São Paulo, SP, Brasil.
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Instituto de Medicina Tropical de São Paulo. Laboratório de Virologia. São Paulo, SP, Brasil.
Universidade de São Paulo. Instituto de Ciências Biomédicas. Departamento de Imunologia. São Paulo, SP, Brasil.
Universidade de São Paulo. Faculdade de Ciências Farmacêuticas. Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas. São Paulo, SP, Brasil.
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Departamento de Patologia. São Paulo, SP, Brasil.
Universidade de São Paulo. Escola de Artes, Ciências e Humanidades. Laboratório de Biotecnologia. São Paulo, SP, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos. Laboratório de Tecnologia Imunológica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos. Laboratório de Tecnologia Imunológica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo. Instituto de Medicina Tropical de São Paulo. Laboratório de Virologia. São Paulo, SP, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Ciências Biomédicas. Programa de Biologia Celular e do Desenvolvimento. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Ciências Biomédicas. Programa de Biologia Celular e do Desenvolvimento. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade de São Paulo. Escola de Artes, Ciências e Humanidades. Laboratório de Biotecnologia. São Paulo, SP, Brasil.
Universidade de São Paulo. Escola de Artes, Ciências e Humanidades. Laboratório de Biotecnologia. São Paulo, SP, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Tecnologia em Imunobiológicos. Laboratório de Tecnologia Imunológica. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. COPE. Laboratório de Engenharia de Cultivo Celular. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade Federal do Rio de Janeiro. Instituto de Ciências Biomédicas. Programa de Biologia Celular e do Desenvolvimento. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Universidade de São Paulo. Faculdade de Ciências Farmacêuticas. Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas. São Paulo, SP, Brasil.
Fundação Oswaldo Cruz. Instituto de Ciência e Tecnologia em Biomodelos. Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
Abstract
Mucosal vaccination appears to be suitable to protect against SARS-CoV-2 infection. In this study, we tested an intranasal mucosal vaccine candidate for COVID-19 that consisted of a cationic liposome containing a trimeric SARS-CoV-2 spike protein and CpG-ODNs, a Toll-like receptor 9 agonist, as an adjuvant. In vitro and in vivo experiments indicated the absence of toxicity following the intranasal administration of this vaccine formulation. First, we found that subcutaneous or intranasal vaccination protected hACE-2 transgenic mice from infection with the wild-type (Wuhan) SARS-CoV-2 strain, as shown by weight loss and mortality indicators. However, when compared with subcutaneous administration, the intranasal route was more effective in the pulmonary clearance of the virus and induced higher neutralizing antibodies and anti-S IgA titers. In addition, the intranasal vaccination afforded protection against gamma, delta, and omicron virus variants of concern. Furthermore, the intranasal vaccine formulation was superior to intramuscular vaccination with a recombinant, replication-deficient chimpanzee adenovirus vector encoding the SARS-CoV-2 spike glycoprotein (Oxford/AstraZeneca) in terms of virus lung clearance and production of neutralizing antibodies in serum and bronchial alveolar lavage (BAL). Finally, the intranasal liposomal formulation boosted heterologous immunity induced by previous intramuscular vaccination with the Oxford/AstraZeneca vaccine, which was more robust than homologous immunity.
Keywords
CpG-ODNs
SARS-CoV-2
Cationic Liposome
hACE2 Transgenic Mice
Heterologous Immunity
Intranasal Route
Spike Protein
Vaccine
 
Publisher
MDPI
Citation
RUSSO, Momtchilo etal. Intranasal Liposomal Formulation of Spike Protein Adjuvanted with CpG Protects and Boosts Heterologous Immunity of hACE2 Transgenic Mice to SARS-CoV-2 Infection. Vaccines, v. 11, p. 1-18, Nov. 2023.
DOI
10.3390/vaccines11111732
ISSN
076-393X
Notes
We would like to thank the great support received from Christoph Milewski, Wanise Barroso, Isabel M. A. Freire, and Fabienne P. de Paiva from ICTB, Fiocruz. Also thank João Calixto and his team from CIEnP; Carsten Wrenger and his team from ICB-USP; Felipe Rodrigues da Silva and Carlos Eduardo de Andrade Lima da Rocha from Plataforma Internacional de Ciência, Tecnologia e Inovação em Saúde (PICTIS), Fiocruz; and Jessica Santana, INOVA/Fiocruz scholarship holder.