Patch de vaccination buccal à base de polysaccharides – BuccaVac

BuccaVac a pour but de développer une nouvelle forme de patch sublingual pour la prévention vaccinale contre la grippe en contournant les limitations vaccinales actuelles. Le projet est organisé en 3 parties.
La partie 1 est dédiée au développement du patch fonctionnalisé par 1/ une nanoparticule décorée de l’antigène HA et 2/ un adjuvant biologique. L’antigène protéique HA (combiné à une nanoparticule de 120 nm de diamètre) sera donc efficacement piégé dans le patch, prévenant ainsi sa dispersion dans la salive. La tolérance immunitaire muqueuse sera dépassée par l’ajout d’une cytokine chémio-attractive à la surface du patch pour une relargage rapide dès les premières étapes de dissolution.
Dans la partie 2, la biocompatibilité et la bioactivité ont été évaluées sur des modèles de lignées cellulaires humaines sublinguales et après administration chez la souris. Le recrutement de cellules immunitaires MHCII+ et la sécrétion locale de cytokines pro-inflammatoires ont été quantifiées. Les propriétés adjuvantes de différentes formulations de patchs ont été déterminées in vitro et in vivo par dosage de la production de cytokines (par Luminex) et par évaluation de l’activation de cellules rapportrices.
Enfin, dans la partie 3 (en cours), la meilleure formulation sera testée in vivo pour déterminer la présence d’une irritation locale et comparer les immunogénicités des formulations vaccinales ainsi que la capacité de protection contre un challenge (infection par le virus de la grippe). Les titres des anticorps anti-HA seront déterminés dans le sérum ainsi que dans la salive et les lavages bronchio-alvéolaires pour suivre la cinétique des réponses humorales systémiques et muqueuses, et leur capacités neutralisantes contre le virus de la grippe. Un focus particulier sera fait sur les cinétiques d’activation des centres germinatifs des ganglions drainants, qui sont des acteurs centraux dans l’induction des réponses immunitaires. La finalité du projet est de sélectionner une formulation sublinguale pour évaluation chez le primate non humain.

A : Développement de patch de CHI et HyA pour la vectorisation de formulations vaccinales par voie buccale (résultats disponibles dans la publication issue du financement ANR BuccaVac : doi: 10.1016/j.actbio.2021.04.024)
Les patchs de vaccination sublinguale ont été produits par la technologie LbL à l’aide d’un robot de trempage. Les patchs mucoadhésifs ont été conçus sur la base d’une chimie entièrement verte : polysaccharides d’origine naturelle, aucun solvant et aucun agent de réticulation. Les résultats obtenus sur la caractérisation des patchs ont parfaitement répondu aux objectifs attendus :
- Biodégradabilité contrôlée (tests de dégradation dans la salive artificielle, perte de masse)
- Mucoadhésion validée chez la souris (histologie, biodistribution par imagerie corps entier)
- Biocompatibilité : aucune cytotoxicité n’a été observée à 24h sur une lignée de cellules épithéliales sublinguales humaine (Ho-1u-1, collaboration avec le GIMAP, St Etienne). Pas d’inflammation à 6h ou 24h après administration chez la souris (histologie avec marquage de cellules MHCII+, dosages de cytokines pro-inflammatoires par Luminex).
- Incorporation et relargage efficace d’une protéine adjuvante (cytokine CCL20), maintien de la bioactivité après relargage
- Transport de protéines modèles dans la muqueuse sublinguale en 10 min (histologie, microscope confocale)
- Adsorption et relargage des nanoparticules : les NP adsorbées à la surface du patch sont efficacement relargées lors de sa dégradation par les enzymes salivaires puis prise en charge (internalisées) par des APCs (cellules dendritiques) en culture.

B : Validation d’un adjuvant muqueux
L’utilisation de la chimiokine CCL20 en tant qu’adjuvant muqueux a été testée sur une petite série d’immunisations (5 animaux) avec un antigène modèle adsorbé sur des NPs de PLA. Cette étude préliminaire, bien qu’encourageante, a montré que les réponses muqueuses suite à l’utilisation de la CCL20 restent trop faibles dans le tractus respiratoire. C’est pourquoi nous avons décidé de changer de stratégie d’adjuvantation et de poursuivre les immunisations avec un autre adjuvant muqueux encapsulé directement dans des NP. Deux candidats ont été sélectionnés : un agoniste de Nod2 et un activateur de la voie TLR7/8. Les études menées sur ses 2 adjuvants particulaires ont permis de valider :
- le maintien des capacités adjuvantes des 2 molécules après encapsulation dans les NPs (par utilisation de cellules rapportrices HEK-Blue-hTLR7 et HEK-Blue-hNod2)
- l’identification des signatures cytokiniques sanguines de ces 2 molécules sous forme particulaire, 6h et 24h après administration sublinguale sous forme liquide ou sous forme de patch (Luminex™ Cytokine Mouse Magnetic 20-Plex Panel).

Les perspectives de BuccaVac sont la validation in vivo de l’efficacité de l’un des deux des candidats adjuvants sélectionnés. Des immunisations chez la souris sont en cours pour valider l’induction d’anticorps muqueux (IgA anti-HA) après administration sublinguale de formulations Patch-NP adjuvantées-HA. Une fois l’adjuvant muqueux validé, la partie 3 du projet sera conduite comme indiqué ci-dessus.

PUBLICATIONS
1. Paris AL, Caridade S, Colomb E, Bellina M, Boucard E, Verrier B, Monge C. Sublingual protein delivery by a mucoadhesive patch made of natural polymers. Acta Biomater. 2021 Jul 1;128:222-235. doi: 10.1016/j.actbio.2021.04.024. Epub 2021 Apr 18. PMID: 33878475.

2. Paris AL, Colomb E, Verrier B, Anjuère F, Monge C. Sublingual vaccination and delivery systems. J Control Release. 2021 Apr 10;332:553-562. doi: 10.1016/j.jconrel.2021.03.017. Epub 2021 Mar 15. PMID: 33737202.

DEPOT DE BREVET

« Système de libération de protéines par voie buccale » Déposée à l’INPI le 12/11/2020 (n° d’enregistrement FR2011592)

La vaccination par les muqueuses mime l’infection naturelle et présente l’avantage d’induire une sécrétion d’anticorps au niveau systémique et local. Il existe cependant des barrières technologiques à lever pour développer ce mode d’administration vaccinal : augmenter le temps de résidence de l’antigène à la muqueuse, le protéger contre les dégradations et induire une réponse immunitaire à des sites distants.
Dans ce projet, basé sur des données préliminaires prometteuses, nous proposons de développer un patch naturel innovant pour l’immunisation buccale. Ce patch contiendra un antigène de la grippe (modèle) et un adjuvant biologique. Ce patch biomimétique permettra la délivrance de ses composants de façon contrôlée dans le temps et l’espace pour optimiser la prise en charge de l’antigène et assurer une réponse efficace. L’efficacité vaccinale des patchs sera testée par administration sublinguale chez la souris et le primate non-humain.