¿Las vacunas del SARS-CoV-2 llegarán a tiempo?

Adolfo García-Sastre Icahn School of Medicine at Mount Sinai Vacuna ideal

Una sola administración proporciona protección por largo tiempo contra la infección y la enfermedad en todos los grupos.

Pero incluso una vacuna que proporcione protección parcial por un año contra la enfermedad después de varias dosis ayudaría mucho en este momento.

Las vacunas son en general poco inmunogénicas en personas de edad avanzada. Sin embargo, todavía se podrían beneficiar de una vacuna por la protección de rebaño. Tiempo habitual de desarrollo de una nueva vacuna antes de la pandemia de COVID-19

Diseño y Producción de obtención de material GMP, Producción a gran datos pre- toxicología en Ensayos clínicos Revisión por escala y clínicos animales las agencias distribución regulatorias

FDA, Fase I Fase II Fase III EMA etc.

Años 2-4 años 1-2 años 2 años 2-3 años 1-2 años 15 años Tiempo para el desarrollo de una vacuna para COVID-19 Diseño y Producción de material GMP, obtención de Ensayos clínicos datos pre- toxicología en Revisión por clínicos animales las agencias Fase III regulatorias FDA, Fase I/II EMA Ensayos clínico solapados etc.

Review on a rolling basis? Previa experiencia con EUA? SARS-CoV-1 and MERS Producción (con el riesgo Desarrollo en paralelo CoV de que la vacuna no funcione)

meses meses meses De 10 meses a 1,5 años Vacunas de COVID-19 Estrategias • Inactivadas • Atenuadas • Proteína recombinante • Vectorizada • DNA • RNA

Otras consideraciones Antígeno Adyuvantes Spike (S) Nano partículas Antígenos víricos adicionales Ruta de administración Vacunas de COVID-19 • Las vacunas se están produciendo en un tiempo record • Más de 100 candidatos • Unos pocos están ya en Fase 3 de pruebas clínicas • Los resultados en modelos animales y los de Fase 1/2 son prometedores • Pero quedan todavía muchas preguntas sin resolver: • ¿Cuáles son los nivels de anticuerpos en sangre que correlaciona con protección (infección, enfermedad)? • ¿Se requiere inmunidad mucosal para la efectividad? • ¿Cuánto dura la inmunidad? • ¿Cuándo conoceremos los resultados de los ensayos de Fase 3? • ¿Cómo y dónde producir los dosis requeridas, cómo administrarlas rápidamente? • ¿A qué grupos administrar la vacuna primero? • ¿Se va a vacunar todo el mundo si se disponen de las dosis necesarias? Se necesitan 16,000 millones de dosis Uso de NDV como vacuna para COVID-19 Posibles ventajas

No existen inmumidad pre-existente en humanos contra el vector NDV.

Se pueden producir usando las misma tecnología que se usa para producir las vacunas de gripe.

NDV se ha probado en pacientes con cáncer y no produce efectos adversos severos.

Peter Palese, Weina Sun, Adolfo García-Sastre and Florian Krammer Icahn School of Medicine at Mount Sinai Rescue of NDV expressing the SARS-CoV-2 S(F) protein

NDV LaSota

SARS-CoV-2 S(F): -Ectodomain is SARS-CoV-2 S

NDVLaSota-S vaccine -Transmembrane/cytoplasmic tail is from the NDV-F protein

Reverse genetics

Transfection

Antigenomic cDNA Rescue plasmid

9 to 11-day old SPF + BSRT7 cells embryonated chicken eggs 48h - 96h

Collect allantoic fluid/HA asay Helper plasmids Rescued virus Negative control A C Virus grown in embryonated chicken eggs 9 Spike (S): SARS-CoV-2 S 8 7 6 FFU/mL) 5 The polybasic cleavage 10 4 site is deleted 3 (682RRAR685 to A) 2 NDV-F TM/CT 1 Titer (log Titer 0

Spike-F chimera SARS-CoV-2 S-F

(S-F): NDV_LS_S WT NDV_LS NDV_LS_S-F

NDV_LS/L289A_S-F B D A pilot intranasal vaccination experiment

A B Serum IgG (Wk 6) (full-length spike) 6 week 106 105 104 Groups Prime Boost 103 1 NDV_LS_S NDV_LS_S 102 2 NDV_LS_S-F NDV_LS_S-F 101 3 NDV_LS/L289A_S-F NDV_LS/L289A_S-F Endpoint titers 100 4 NDV_LS_RBD NDV_LS_RBD

5 WT NDV_LS NDV_LS_S-F WT WT NDV NDV_LS_S NDV_LS_S-F NDV_LS_RBD

NDV_LS/L289A_S-F

(A) Immunization groups and regimen. C57BL/6 mice were vaccinated with 105 ffu/mouse of NDV_LS_S, NDV_LS_S-F, NDV_LS/L289A_S-F or NDV_LS_RBD (secreted RBD was expressed as the transgene) intranasally (i.n.). Wild type NDV_LS was given to a group of mice at 105 ffu/mouse as negative controls. Six weeks after the prime, each group of mice were bled and then boosted with the same virus at the same dose (105 ffu/mouse). (B) Serum IgG titers. Pre-boost (6 weeks after prime) serum IgG toward the full-length spike was measured by ELISAs. B after prime The NDV-S live vaccine Serum IgG (ELISA) after boost 6 induced high spike-specific 5 4 serum IgG in mice 3 2 A 1 Endpoint titers (log10) Prime (i.m) Boost (i.m.) PBS

Challenge NDV_LS_SNDV_LS_S 10ug 50ug (SARS-CoV-2 MA) WT NDV_LSWT NDV_LS10ug 50ug NDV_LS_S-FNDV_LS_S-F 10ug 50ug 3 weeks 11 days

(8 days after boost) NDV_LS/L289A_S-FNDV_LS/L289A_S-F 10ug 50ug C Groups Prime Boost Neutralization titers (n=5) (Post-boost D29) 1 WT NDV_LS 10ug WT NDV_LS 10ug 104 2 WT NDV_LS 50ug WT NDV_LS 50ug 103 3 NDV_LS_S 10ug NDV_LS_S 10ug 50

4 NDV_LS_S 50ug NDV_LS_S 50ug ID 102 5 NDV_LS_S-F 10ug NDV_LS_S-F 10ug LoD 101 6 NDV_LS_S-F 50ug NDV_LS_S-F 50ug

7 NDV_LS/L289A_S-F 10ug NDV_LS/L289A_S-F 10ug PBS 8 NDV_LS/L289A_S-F 50ug NDV_LS/L289A_S-F 50ug

9 PBS PBS NDV_LS_SNDV_LS_S 10ug 50ug WT NDV_LSWT NDV_LS 10ug 50ug NDV_LS_S-FNDV_LS_S-F 10ug 50ug 10 Healthy control NDV_LS/L289A_S-FNDV_LS/L289A_S-F 10ug 50ug B The NDV-S live vaccine protects mice from SARS-CoV-2 infections A

Prime (i.m) Boost (i.m.)

Challenge (SARS-CoV-2 MA) 3 weeks 11 days (8 days after boost)

Day 4 lung titers 105 WT NDV_LS 10ug WT NDV_LS 50ug 104 NDV_LS_S 10ug NDV_LS_S 50ug 3 10 NDV_LS_S-F 10ug NDV_LS_S-F 50ug 102 LoD NDV_LS/L289A_S-F 10ug 101 NDV_LS/L289A_S-F 50ug PBS GMT [PFU/lobe] 100 healthy control

PBS

healthy control NDV_LS_SNDV_LS_S 10ug 50ug WT NDV_LSWT NDV_LS 10ug 50ug NDV_LS_S-FNDV_LS_S-F 10ug 50ug

NDV_LS/L289A_S-FNDV_LS/L289A_S-F 10ug 50ug Intranasal immunization of mice with NDV vectors expressing the spike protein of SARS-CoV-2

C57BL/6 Groups Prime Boost 1 NDV_LS_S NDV_LS_S Challenge 2 NDV_LS_S-F NDV_LS_S-F 6 weeks 4 weeks 5 days 10^5 pfu (USA-WA1/2020) 3 NDV_LS/L289A_S-F NDV_LS/L289A_S-F 4 WT NDV_LS WT NDV_LS

Serum IgG (Wk 6) Serum IgG (Wk 10) Day 2 lung titers Day 5 lung titers 107 107 106 106 106 106 105 105 105 105 104 104 104 104 3 3 10 10 3 3 2 2 10 10 (PFU/mL) 10 10 (PFU/mL) 1 1 2 2 endpoint Titer 10 endpoint Titer 10 10 LoD 10 LoD Geometric mean 100 Geometric mean 100 Geometric mean titer Geometric mean titer S S S S S-F S-F S-F S-F

WT NDV WT NDV WT NDV WT NDV L289A S-F L289A S-F L289A S-F L289A S-F The challenge was performed by Dr. Ralph S. Baric’s group at University of North Carolina at Chapel Hill Concept overview of using the NDV vector expressing the membrane-anchored spike as an inactivated SARS-CoV-2 vaccine

NDV-S vaccine

i.m. Anti-spike antibodies

Vaccine production in eggs using the global influenza virus vaccine Inactivation production capacity (beta-propiolactone)

Vaccinated Protected The inactivated NDV-S vaccine induced high spike-specific serum IgG in mice

R-DOTAP: a clinical-stage liposomal suspension adjuvant (R-enantiomer of the Prime (i.m) Boost (i.m.) cationic lipid DOTAP

Challenge (SARS-CoV-2 MA) AddaVax: MF-59 like squalene-based oil-in- 2 weeks 11 days 8 days water nano-emulsion after prime after boost Groups Prime Boost Serum IgG (ELISA) (n=5) 6 1 5 ug 5 ug 2 10 ug 10 ug 5 3 20 ug 20 ug 4 4 0.2 ug + R-DOTAP 0.2 ug + R-DOTAP 5 1 ug + R-DOTAP 1 ug + R-DOTAP 3 6 5 ug + R-DOTAP 5 ug + R-DOTAP 2 7 0.2 ug + AddaVax 0.2 ug + AddaVax 8 1 ug + AddaVax 1 ug + AddaVax Endpoint titers (log10) 5ug 10ug 20ug Naive 9 5 ug + AddaVax 5 ug + AddaVax

10 WT NDV 20 ug WT NDV 20 ug WT NDV 20ug 1ug + R-DOTAP5ug + R-DOTAP1ug + AddaVax5ug + AddaVax 0.2ug + R-DOTAP 0.2ug + AddaVax The inactivated NDV-S vaccine protects mice from SARS- CoV-2 infections

Day 4 lung titers 5ug 5 10 10ug 4 20ug 10 0.2ug + R-DOTAP 3 1ug + R-DOTAP 10 5ug + R-DOTAP 102 0.2ug + AddaVax LoD 1ug + AddaVax 101 5ug + AddaVax WT NDV 20ug GMT [PFU/lobe] 100

5ug 10ug20ug

WT NDV 20ug 1ug +5ug R-DOTAP + R-DOTAP1ug +5ug AddaVax + AddaVaxHealthy control 0.2ug + R-DOTAP 0.2ug + AddaVax

The challenge was performed by Dr. Ralph S. Baric’s group at University of North Carolina at Chapel Hill Summary

• Intranasal and intramuscular immunizations of mice with live NDV vector and intramuscular immunizations with inactivated adjuvanted NDV vector expressing the spike protein of the SARS-CoV-2 induced high titers of serum IgG and reduced viral titers in the lung in a mouse model

• NDV vectors expressing the S-F chimera induced higher spike-specific antibodies and conferred better protection than NDV vector expressing the WT S

bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.07.30.229120. bioRxiv preprint doi: https://doi.org/10.1101/2020.07.26.221861. ACKNOWLEDGEMENTS

• a Funding: NIAID DoD DARPA OPP Generous donors

AGS lab, Department of Microbiology, Mount Sinai Family, Other collaborators, Patients