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Coria LM, Rodriguez JM, Demaria A, Bruno LA, Medrano MR, Castro CP, Castro EF, Del Priore SA, Hernando Insua AC, Kaufmann IG, Saposnik LM, Stone WB, Prado L, Notaro US, Amweg AN, Diaz PU, Avaro M, Ortega H, Ceballos A, Krum V, Zurvarra FM, Sidabra JE, Drehe I, Baqué JA, Li Causi M, De Nichilo AV, Payes CJ, Southard T, Vega JC, Auguste AJ, Álvarez DE, Flo JM, Pasquevich KA, Cassataro J. A Gamma-adapted subunit vaccine induces broadly neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 variants and protects mice from infection. Nat Commun 2024; 15:997. [PMID: 38307851 PMCID: PMC10837449 DOI: 10.1038/s41467-024-45180-8] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 02/01/2023] [Accepted: 01/17/2024] [Indexed: 02/04/2024] Open
Abstract
In the context of continuous emergence of SARS-CoV-2 variants of concern (VOCs), one strategy to prevent the severe outcomes of COVID-19 is developing safe and effective broad-spectrum vaccines. Here, we present preclinical studies of a RBD vaccine derived from the Gamma SARS-CoV-2 variant adjuvanted with Alum. The Gamma-adapted RBD vaccine is more immunogenic than the Ancestral RBD vaccine in terms of inducing broader neutralizing antibodies. The Gamma RBD presents more immunogenic B-cell restricted epitopes and induces a higher proportion of specific-B cells and plasmablasts than the Ancestral RBD version. The Gamma-adapted vaccine induces antigen specific T cell immune responses and confers protection against Ancestral and Omicron BA.5 SARS-CoV-2 challenge in mice. Moreover, the Gamma RBD vaccine induces higher and broader neutralizing antibody activity than homologous booster vaccination in mice previously primed with different SARS-CoV-2 vaccine platforms. Our study indicates that the adjuvanted Gamma RBD vaccine is highly immunogenic and a broad-spectrum vaccine candidate.
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Affiliation(s)
- Lorena M Coria
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina.
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina.
| | - Juan Manuel Rodriguez
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
- Fundación Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Agostina Demaria
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - Laura A Bruno
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - Mayra Rios Medrano
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - Celeste Pueblas Castro
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - Eliana F Castro
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - Sabrina A Del Priore
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Andres C Hernando Insua
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
- Fundación Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Ingrid G Kaufmann
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Lucas M Saposnik
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - William B Stone
- Department of Entomology, College of Agriculture and Life Sciences, Fralin Life Science Institute, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, 24061, USA
| | - Lineia Prado
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - Ulises S Notaro
- Centro de Medicina Comparada, ICiVet-Litoral, Universidad Nacional del Litoral-CONICET; Esperanza, Santa Fe, 3080, Argentina
| | - Ayelen N Amweg
- Centro de Medicina Comparada, ICiVet-Litoral, Universidad Nacional del Litoral-CONICET; Esperanza, Santa Fe, 3080, Argentina
| | - Pablo U Diaz
- Centro de Medicina Comparada, ICiVet-Litoral, Universidad Nacional del Litoral-CONICET; Esperanza, Santa Fe, 3080, Argentina
| | - Martin Avaro
- Servicio Virosis Respiratorias, Laboratorio de Referencia de Influenza, SARS-CoV-2 y otros Virus Respiratorios, Centro Nacional de Influenza de OPS/OMS, Departamento de Virología, Instituto Nacional de Enfermedades Infecciosas - ANLIS "Dr. Carlos G. Malbrán". Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1282AFF, Argentina
| | - Hugo Ortega
- Centro de Medicina Comparada, ICiVet-Litoral, Universidad Nacional del Litoral-CONICET; Esperanza, Santa Fe, 3080, Argentina
| | - Ana Ceballos
- Facultad de Medicina UBA, Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y SIDA, INBIRS-CONICET, Buenos Aires, Argentina
| | - Valeria Krum
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Francisco M Zurvarra
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
- Fundación Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Johanna E Sidabra
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Ignacio Drehe
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Jonathan A Baqué
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Mariana Li Causi
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Analia V De Nichilo
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
- Fundación Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Cristian J Payes
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Teresa Southard
- Department of Entomology, College of Agriculture and Life Sciences, Fralin Life Science Institute, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, 24061, USA
| | - Julio C Vega
- Laboratorio Pablo Cassará - I+D+i, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1408GBV, Argentina
| | - Albert J Auguste
- Department of Entomology, College of Agriculture and Life Sciences, Fralin Life Science Institute, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, 24061, USA
- Center for Emerging, Zoonotic, and Arthropod-borne Pathogens, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, 24061, USA
| | - Diego E Álvarez
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - Juan M Flo
- Laboratorio Pablo Cassará, Unidad de I+D de Biofármacos, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Buenos Aires, C1440FFX, Argentina
| | - Karina A Pasquevich
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina
| | - Juliana Cassataro
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina.
- Escuela de Bio y Nanotecnologías (EByN), Universidad Nacional de San Martín, San Martín (1650), Buenos Aires, Argentina.
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Coria LM, Saposnik LM, Pueblas Castro C, Castro EF, Bruno LA, Stone WB, Pérez PS, Darriba ML, Chemes LB, Alcain J, Mazzitelli I, Varese A, Salvatori M, Auguste AJ, Álvarez DE, Pasquevich KA, Cassataro J. A Novel Bacterial Protease Inhibitor Adjuvant in RBD-Based COVID-19 Vaccine Formulations Containing Alum Increases Neutralizing Antibodies, Specific Germinal Center B Cells and Confers Protection Against SARS-CoV-2 Infection in Mice. Front Immunol 2022; 13:844837. [PMID: 35296091 PMCID: PMC8919065 DOI: 10.3389/fimmu.2022.844837] [Citation(s) in RCA: 10] [Impact Index Per Article: 5.0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/28/2021] [Accepted: 02/01/2022] [Indexed: 01/18/2023] Open
Abstract
In this work, we evaluated recombinant receptor binding domain (RBD)-based vaccine formulation prototypes with potential for further clinical development. We assessed different formulations containing RBD plus alum, AddaS03, AddaVax, or the combination of alum and U-Omp19: a novel Brucella spp. protease inhibitor vaccine adjuvant. Results show that the vaccine formulation composed of U-Omp19 and alum as adjuvants has a better performance: it significantly increased mucosal and systemic neutralizing antibodies in comparison to antigen plus alum, AddaVax, or AddaS03. Antibodies induced with the formulation containing U-Omp19 and alum not only increased their neutralization capacity against the ancestral virus but also cross-neutralized alpha, lambda, and gamma variants with similar potency. Furthermore, the addition of U-Omp19 to alum vaccine formulation increased the frequency of RBD-specific geminal center B cells and plasmablasts. Additionally, U-Omp19+alum formulation induced RBD-specific Th1 and CD8+ T-cell responses in spleens and lungs. Finally, this vaccine formulation conferred protection against an intranasal severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) challenge of K18-hACE2 mice.
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Affiliation(s)
- Lorena M. Coria
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
| | - Lucas M. Saposnik
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
| | - Celeste Pueblas Castro
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
| | - Eliana F. Castro
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
- Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas (IVIT), Centro de Investigaciones en Ciencias Veterinarias y Agronómicas (CICVyA), Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA)-Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Laura A. Bruno
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
| | - William B. Stone
- Department of Entomology, College of Agriculture and Life Sciences, Fralin Life Science Institute, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, United States
| | - Paula S. Pérez
- Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y SIDA (INBIRS, Universidad de Buenos Aires-CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Maria Laura Darriba
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
| | - Lucia B. Chemes
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
| | - Julieta Alcain
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
| | - Ignacio Mazzitelli
- Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y SIDA (INBIRS, Universidad de Buenos Aires-CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Augusto Varese
- Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y SIDA (INBIRS, Universidad de Buenos Aires-CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Melina Salvatori
- Instituto de Investigaciones Biomédicas en Retrovirus y SIDA (INBIRS, Universidad de Buenos Aires-CONICET), Buenos Aires, Argentina
| | - Albert J. Auguste
- Department of Entomology, College of Agriculture and Life Sciences, Fralin Life Science Institute, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, United States
- Center for Emerging, Zoonotic, and Arthropod-borne Pathogens, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA, United States
| | - Diego E. Álvarez
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
| | - Karina A. Pasquevich
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
- *Correspondence: Karina A. Pasquevich, ; Juliana Cassataro,
| | - Juliana Cassataro
- Instituto de Investigaciones Biotecnológicas Dr. Rodolfo A. Ugalde, Universidad Nacional de San Martín, Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (UNSAM-CONICET), San Martín, Argentina
- *Correspondence: Karina A. Pasquevich, ; Juliana Cassataro,
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