Une nanoparticule auto-assemblée conçue par un professeur de l'UConn est le composant clé d'un nouveau vaccin antipaludique puissant qui s'est montré prometteur dans les premiers tests.

Pendant des années, les scientifiques essayant de développer un vaccin contre le paludisme ont été entravés par la capacité du parasite du paludisme à se transformer et à "se cacher" dans le foie et les globules rouges d'une personne infectée pour éviter la détection par le système immunitaire.

Mais une nouvelle nanoparticule de protéine développée par Peter Burkhard, professeur au Département de biologie moléculaire et cellulaire, en collaboration avec David Lanar, spécialiste des maladies infectieuses au Walter Reed Army Institute of Research, s'est avéré efficace pour amener le système immunitaire à attaquer les espèces les plus mortelles de parasites du paludisme, Plasmodium falciparum, après qu'il ait pénétré dans le corps et avant qu'il n'ait la possibilité de se cacher et de se propager de manière agressive.

La clé du succès du vaccin réside dans la symétrie icosaédrique parfaite de la nanoparticule (pensez au motif sur un ballon de football) et dans sa capacité à transporter à sa surface jusqu'à 60 copies de la protéine du parasite. Les protéines sont disposées de manière dense, cluster soigneusement construit que le système immunitaire perçoit comme une menace, l'incitant à libérer de grandes quantités d'anticorps qui peuvent attaquer et tuer le parasite.

Dans des tests avec des souris, le vaccin était efficace à 90-100 pour cent pour éradiquer le parasite Plasmodium falciparum et maintenir une immunité à long terme sur 15 mois. Ce taux de réussite est considérablement plus élevé que le taux de réussite rapporté pour RTS, S, le candidat vaccin antipaludique le plus avancé au monde actuellement en phase 3 d'essais cliniques, qui est la dernière étape des tests avant la licence.

"Les deux vaccins sont similaires, c'est juste que la densité du RTS, L'affichage de la protéine S est beaucoup plus faible que le nôtre, " dit Burkhard. " L'homogénéité de notre vaccin est beaucoup plus élevée, qui produit une réponse plus forte du système immunitaire. C'est pourquoi nous sommes convaincus que la nôtre sera une amélioration.

"Chaque chaîne protéique qui forme notre particule présente l'une des molécules protéiques de l'agent pathogène reconnues par le système immunitaire, " ajoute Burkhard, un expert en biologie structurale affilié à l'Institute of Materials Science de l'UConn. "Avec RTS, S, seulement 14 pour cent environ des protéines du vaccin proviennent du parasite du paludisme. Nous sommes en mesure d'atteindre notre haute densité en raison de la conception de la nanoparticule, que nous contrôlons."

La recherche a été publiée dans Journal du paludisme en 2013.

La recherche d'un vaccin contre le paludisme est l'un des projets de recherche les plus importants en santé publique mondiale. La maladie est généralement transmise par les piqûres de moustiques nocturnes. Les personnes infectées souffrent de fièvres sévères, des frissons, et une maladie pseudo-grippale. Dans les cas graves, le paludisme provoque des convulsions, anémie sévère, détresse respiratoire, et l'insuffisance rénale. Chaque année, plus de 200 millions de cas de paludisme sont signalés dans le monde. L'Organisation mondiale de la santé a estimé que 627, 000 personnes sont mortes du paludisme en 2012, beaucoup d'entre eux vivent en Afrique subsaharienne.

Il a fallu plus de 10 ans aux chercheurs pour finaliser l'assemblage précis de la nanoparticule en tant que vecteur essentiel du vaccin et trouver les bonnes parties de la protéine du paludisme pour déclencher une réponse immunitaire efficace. La recherche a été encore compliquée par le fait que le parasite du paludisme qui affecte les souris utilisées dans les tests de laboratoire est structurellement différent de celui qui infecte les humains.

Les scientifiques ont utilisé une approche créative pour contourner le problème.

« Tester l'efficacité du vaccin était difficile car le parasite qui cause le paludisme chez l'homme ne se développe que chez l'homme, " Lanar dit. "Mais nous avons développé un petit truc. Nous avons pris un parasite du paludisme de souris et mis dans son ADN un morceau d'ADN du parasite du paludisme humain que nous voulions que notre vaccin attaque. Cela nous a permis de mener des études peu coûteuses sur la souris pour tester le vaccin avant de passer à des essais humains coûteux. »

Les recherches du couple ont été soutenues par une subvention de 2 millions de dollars des National Institutes of Health et de 2 millions de dollars du programme militaire américain de recherche sur les maladies infectieuses. Une demande de financement supplémentaire de 7 millions de dollars de la part de l'armée américaine pour mener la prochaine phase de développement d'un vaccin, y compris la fabrication et les essais humains, est en attente.

"Nous sommes dans les temps pour fabriquer le vaccin à usage humain au début de l'année prochaine, " dit Lanar. " Il faudra environ six mois pour terminer les études de contrôle qualité et de toxicologie sur le produit final et obtenir l'autorisation de la FDA pour faire des essais sur l'homme. "

Lanar dit que l'équipe espère commencer les premiers tests chez l'homme en 2016 et, si les résultats sont prometteurs, des essais sur le terrain dans les zones d'endémie palustre suivront en 2017. Les essais sur le terrain requis pourraient durer cinq ans ou plus avant que le vaccin ne soit disponible pour l'homologation et l'utilisation publique, dit Lanar.

Martin Edlund, PDG de Malaria No More, une organisation à but non lucratif basée à New York et axée sur la lutte contre les décès dus au paludisme, dit, "Cette recherche présente une nouvelle approche prometteuse pour le développement d'un vaccin contre le paludisme. Des travaux innovants tels que ceux en cours à l'Université du Connecticut nous rapprochent plus que jamais de mettre fin à l'un des plus anciens au monde, le plus cher, et les maladies les plus mortelles.

Une entreprise basée en Suisse, Alpha-O-Peptides, fondée par Burkhard, détient le brevet de la nanoparticule auto-assemblée utilisée dans le vaccin contre le paludisme. Burkhard explore également d'autres utilisations potentielles de la nanoparticule, y compris un vaccin qui combattra la grippe animale et un autre qui aidera les personnes dépendantes à la nicotine. Le professeur Mazhar Khan du département de pathobiologie de l'UConn collabore avec Burkhard sur le vaccin contre la grippe animale.