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https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/70145
THE IMMUNOGENIC POTENTIAL OF AN OPTIMIZED MRNA LIPID NANOPARTICLE FORMULATION CARRYING SEQUENCES FROM VIRUS AND PROTOZOAN ANTIGENS
Author
Fernandes, Renata S.
Caldas, Gabriela de Assis Burle
Sergio, Sarah Aparecida Rodrigues
Bráz, Ana Flávia
Leite, Nathália Pereira da Silva
Pereira, Milton
Silva, Juliana de Oliveira
Souza, Natália Satchiko Hojo
Oliveira, Bianca de
Fernandes, Ana Paula S. Moura
Fonseca, Flávio Guimarães da
Gazzinelli, Ricardo Tostes
Ferreira, Diego dos Santos
Teixeira, Santuza M. Ribeiro
Caldas, Gabriela de Assis Burle
Sergio, Sarah Aparecida Rodrigues
Bráz, Ana Flávia
Leite, Nathália Pereira da Silva
Pereira, Milton
Silva, Juliana de Oliveira
Souza, Natália Satchiko Hojo
Oliveira, Bianca de
Fernandes, Ana Paula S. Moura
Fonseca, Flávio Guimarães da
Gazzinelli, Ricardo Tostes
Ferreira, Diego dos Santos
Teixeira, Santuza M. Ribeiro
Affilliation
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Farmácia. Departamento de Produtos Farmacêuticos. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. /Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Rene Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Farmácia. Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Microbiologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. /Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Rene Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Farmácia. Departamento de Produtos Farmacêuticos. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. /Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Farmácia. Departamento de Produtos Farmacêuticos. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. /Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Rene Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Farmácia. Departamento de Análises Clínicas e Toxicológicas. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Microbiologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. /Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Rene Rachou. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. / Universidade Federal de Minas Gerais. Faculdade de Farmácia. Departamento de Produtos Farmacêuticos. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Universidade Federal de Minas Gerais. Centro de Tecnologia de Vacinas. Belo Horizonte, MG, Brasil. /Universidade Federal de Minas Gerais. Instituto de Ciências Biológicas. Departamento de Bioquímica e Imunologia. Belo Horizonte, MG, Brasil.
Abstract
Background Lipid nanoparticles (LNP) are a safe and effective messenger RNA (mRNA) delivery system for vaccine applications, as shown by the COVID-19 mRNA vaccines. One of the main challenges faced during the development of these vaccines is the production of new and versatile LNP formulations capable of efficient encapsulation and delivery to cells in vivo. This study aimed to develop a new mRNA vaccine formulation that could potentially be used against existing diseases as well as those caused by pathogens that emerge every year.
Results Using firefly luciferase (Luc) as a reporter mRNA, we evaluated the physical–chemical properties, stability, and biodistribution of an LNP-mRNA formulation produced using a novel lipid composition and a microfluidic organic-aqueous precipitation method. Using mRNAs encoding a dengue virus or a Leishmania infantum antigen, we evaluated the immunogenicity of LNP-mRNA formulations and compared them with the immunization with the corresponding recombinant protein or plasmid-encoded antigens. For all tested LNP-mRNAs, mRNA encapsulation efficiency was higher than 85%, their diameter was around 100 nm, and their polydispersity index was less than 0.3. Following an intramuscular injection of 10 μg of the LNP-Luc formulation in mice, we detected luciferase activity in the injection site, as well as in the liver and spleen, as early as 6 h post-administration. LNPs containing Mrna encoding virus and parasite antigens were highly immunogenic, as shown by levels of antigen-specific IgG antibody as well as IFN-γ production by splenocytes of immunized animals that were similar to the levels that resulted from immunization with the corresponding recombinant protein or plasmid DNA.
Conclusions Altogether, these results indicate that these novel LNP-mRNA formulations are highly immunogenic and may be used as novel vaccine candidates for different infectious diseases.
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