Immunogenic properties of calicivirus-like particles as vaccine vectors

Abstract

Las nuevas vacunas de subunidades están abriéndose paso dentro de la vacunología veterinaria y entre ellas, las pseudopartículas virales o VLPs (por su nombre en inglés “virus-like particles”) son una de las estrategias más atractivas que están abriendo nuevas fronteras en la vacunación de animales. Las VLPs son estructuras proteicas rígidas con un tamaño dentro del rango de los nanómetros, que presentan una geometría muy bien definida y una espectacular uniformidad que mimetiza la estructura de los virus nativos de los que proceden. Las VLPs tienen importantes ventajas en relación a la seguridad por el hecho de carecer de genoma viral, que elimina cualquier riesgo asociado a la replicación viral, reversión, recombinación o reorganizamiento genómico. La proteína de la cápside del virus de la fiebre hemorrágica del conejo (por su nombre en inglés “Rabbit haemorrhagic disease virus” o RHDV) es capaz de formar RHDVVLPs y estas partículas han demostrado poseer una fuerte inmunogenicidad, protegiendo al hospedador natural tras un desafío mortal. Además, estudios anteriores apuntaron la posibilidad de usar RHDV-VLPs como vector para mejorar la inmunoterapia contra el cáncer. Sin embargo, no hay estudios que hayan investigado la posibilidad de usar las RHDV-VLPs como vector vacunal con epitopos de enfermedades virales de animales. El objetivo de esta tesis es estudiar el potencial inmunogénico de las RHDV-VLPs como vectores vacunales de enfermedades virales en diferentes animales. En los dos primeros estudios, se investigó la inmunogenicidad de las RHDV-VLPs en el modelo murino, tanto in vitro como in vivo. Los resultados de estos estudios demostraron que el epítopo insertado era procesado y presentado mediante MHC-I por células dendríticas y que la inmunogenicidad dependía de los diferentes sitios de inserción. Las RHDV-VLPs quiméricas fueron capaces de proteger a los ratones frente a un desafío viral. También, la respuesta se vio alterada según la ruta de administración del antígeno. El tercer estudio confirmó los resultados en ratón, pero esta vez en experimentos in vitro con células de cerdo. Por último, se estudió inmunogenicidad de las RHDV-VLPs quiméricas en cerdo. Los resultados mostraron que la ruta de administración y el adjuvante determinaron la respuesta inmune después de la inmunización con las RHDVVLPs quiméricas y que los animales presentaban muy buena respuesta inmune celular y humoral, no solo frente a RHDV-VLPs sino frente al epítopo antigénico. Estudios posteriores se tendrán que abordar para demostrar la protección de los cerdos. En conclusión, en esta tesis se demuestra el potencial de las RHDV-VLPs como inmunógenos en dos sistemas animales diferentes.

New subunit vaccines are getting a foothold in veterinary vaccinology and virus-like particles (VLPs) are one of the most appealing approaches opening up frontiers in animal vaccines. VLPs are robust protein cages in the nanometer range exhibiting welldefined geometry and remarkable uniformity that mimic the overall structure of the native virions. VLPs have an important advantage in terms of safety; indeed, lacking the genome of the virus avoid any of the risks associated with virus replication, reversion, recombination or re-assortment. Rabbit haemorrhagic disease virus (RHDV) capsid protein is able to form RHDV-VLPs and these particles showed a strong immunogenicity and protected the natural host after a lethal challenge. Additionally, previous studies described the possibility to use RHDV-VLPs as platform for the insertion of foreign epitopes or for DNA packaging. Nowadays, one study has shown the possibility to use RHDV-VLPs as carrier for improving cancer immunotherapies but no studies have investigated the possibility to use RHDV-VLPs as vaccine vectors carrying epitopes corresponding to viral animal diseases. This thesis is aimed to study the potential immunogenicity of RHDV-VLPs as epitope carriers for viral disease in different animal models. In the first two studies, the immunogenicity of chimeric RHDV-VLPs was investigated in a murine system in vitro and in vivo. Results from these studies demonstrated that the inserted epitope was processed and presented in an MHC-I context by dendritic cells (DCs) and that the different sites of insertion of the epitope influenced the immunogenicity of the VLPs. Chimeric RHDV-VLPs were able to protect mice from a viral challenge. Also, the route of antigen delivery influenced the immunogenicity of the particles. The third study confirmed the initial results but this time in in vitro experiments using porcine cells. Lastly, chimeric RHDV-VLPs were studied as immunogens in pigs. The results showed that the delivery route and adjuvant influenced immune responses after chimeric RHDV-VLP immunization and more importantly that pigs exhibited very good cellular and humoral immune responses against not only RHDV-VLPs but also against the antigenic epitope. Further studies have to be performed to prove protection in pigs. In conclusion, in this thesis we demonstrated the potential of RHDV-VLPs as immunogens in two different animal systems.