The Centre for Genomic Regulation's Protein Technologies Unit will take part in a new project coordinated by the AIDS Research Institute IrsiCaixa to design therapies to tackle the effects of the West Nile Virus (WNV), an emerging pathogen which lacks treatments and for which there is no human vaccine.

The initiative has received 5.7 million euros from the European research programme Horizon-Europe with partners including the University of Montpellier, Technische Universitaet Braunschweig, the University of Copenhagen, HIPRA and the Barcelona Supercomputing Center - National Supercomputing Center (BSC-CNS). Together, the centres will work on developing a safe and effective prophylactic vaccine against WNV which can induce a prolonged immune response and protect the entire population.

The project is called Limiting West Nile Virus Impact By Novel Vaccines And Therapeutics Approaches (LWNVIVAT). In addition to the vaccine, the scientific team will also design, produce, and analyse the efficacy and therapeutic potential of specific antibodies for the virus.

"We know this is an emerging pathogen, meaning its incidence is increasing globally. Having strategies to combat this virus could help thousands of people infected annually, but it would also be a very useful tool for future threats," explains Jorge Carrillo, Project Coordinator and Principal Investigator at IrsiCaixa.
WNV, One of the Most Widespread Pathogens in the World

The West Nile Virus is globally widespread and uses mosquitoes as its transmission vector. While it is often asymptomatic, 1% of cases develop a severe disease which affects the central nervous system and which can ultimately lead to death. "For immunocompromised individuals and those over 60 years old, the mortality rate rises to 30%, highlighting the urgent need to find a solution which can protect vulnerable groups," says Carrillo.

In Spain, the first case of the disease was detected in 2010. Since then, various outbreaks have been identified across the country, including one in Andalusia in 2020, which led to 77 meningitis cases and caused 8 deaths. "Climate change favours the spread of mosquito-borne viruses like WNV. This is why it's crucial to understand health from a One Health perspective, integrating the study of animal and environmental health in addressing human health," Carrillo points out.

In Search of a Prophylactic Vaccine

The main objective is to work on designing a vaccine capable of preventing infection by all genetic variants of WNV and offering protection to the entire population. "With computational tools, we can predict which molecules can activate the immune system and generate specific antibodies against the virus to combat it," says Victor Guallar, researcher at BSC-CNS. Once the molecules with most potential are identified, the next step is to produce them. To do this, collaborating institutions of the project will use different strategies: recombinant proteins and virus-like particles (VLPs).

"One of the advantages of recombinant proteins, which are artificially produced in the laboratory, is that they can be easily generated in large quantities and at relatively low cost. This is useful for helping translate the vaccine for clinical use," explains Carlo Carolis, Head of the Protein Technologies Unit. VLPs, as their name suggests, are particles almost identical in structure and organization to viruses but non-infectious.

The research team plans to use these constructs as a transport vehicle for the molecules of interest, so they induce an immune response in the human body. "Thanks to our ongoing platform of VLP-based vaccines to combat HIV, we can use all the knowledge and experience we’ve gained to adapt it to the West Nile Virus," says Julià Blanco, IGTP researcher at IrsiCaixa. "It's a good prophylactic strategy as VLPs are very stable structures capable of inducing a very potent immune response," she adds.

Refining Vaccine Efficacy with Antibodies

The scientific team of LWNVIVAT, comprising researchers from eight research centres across four different countries, will test the efficacy of both the vaccine and antibodies.

"Parallel to the vaccine, we will also work on designing antibodies that can be used as treatment for WNV. Analysing the antibodies produced in response to the vaccine will greatly help identify new points of interest on the virus and refine the vaccine-induced response," explains Carrillo.

The production of these highly specific antibodies would allow their administration for both therapeutic and preventive purposes as a strategy to avoid new infections in the most vulnerable groups present in the geographic areas where there are WNV outbreaks.

WNV belongs to the flavivirus family, which also includes the dengue, Zika, and yellow fever viruses, among others. "Accumulating knowledge about WNV would not only allow us to develop treatment strategies against this virus but also provide the necessary tools to confront other viruses in the same family," concludes Carrillo.

EN CASTELLANO

Nuevas terapias para abordar el reto emergente del Virus del Nilo Occidental

La Unidad de Tecnologías de Proteínas del Centro de Regulación Genómica participará en un nuevo proyecto coordinado por el Instituto de Investigación del Sida IrsiCaixa para diseñar terapias que afronten los efectos del Virus del Nilo Occidental (VNO), un patógeno emergente que carece de tratamientos y para el que no existe vacuna humana.

La iniciativa ha recibido 5,7 millones de euros del programa de investigación europeo Horizon-Europe con socios como la Universidad de Montpellier, la Technische Universitaet Braunschweig, la Universidad de Copenhague, HIPRA y el Barcelona Supercomputing Center - National Supercomputing Center (BSC-CNS). Juntos, los centros trabajarán en el desarrollo de una vacuna profiláctica segura y eficaz contra el VNO que pueda inducir una respuesta inmune prolongada y proteger a toda la población.

Dentro del mismo proyecto, llamado LWNVIVAT (de su nombre en inglés Limiting West Nile Virus Impact by Novel Vaccines And Therapeutics Approaches) el equipo científico diseñará, producirá y analizará la eficacia y potencial terapéutico de anticuerpos específicos para el virus, aparte de la vacuna.

“Sabemos que es un patógeno emergente, esto es, que su incidencia está aumentando y, además, lo hace de forma global. Contar con estrategias para combatir este virus podría ayudar a miles de personas que se infectan anualmente, pero también sería una herramienta muy útil para futuras amenazas”, explica el coordinador del proyecto e investigador principal de IrsiCaixa Jorge Carrillo.

El VNO, uno de los patógenos más propagados en el mundo

El Virus del Nilo Occidental, uno de los más extendidos globalmente, utiliza a los mosquitos como vector de transmisión y, aunque suele tener un transcurso asintomático, el 1% de los casos desarrolla una enfermedad grave con afectación del sistema nervioso central que, a la larga, puede acabar provocando la muerte. "En el caso de las personas inmunodeprimidas y de más de 60 años, la tasa de letalidad se incrementa hasta un 30%, lo que pone de manifiesto la importancia de encontrar una solución que proteja a los colectivos vulnerables", expone Carrillo.

En España, los primeros casos de la enfermedad se detectaron en el 2010. Desde entonces, se han identificado varios brotes en todo el país, uno de ellos en Andalucía, en el 2020, que desató 77 casos de meningitis, 8 de ellos mortales. “El cambio climático favorece la propagación de virus que se transmiten a través de los mosquitos, como el VNO. Es por eso por lo que es clave entender la salud desde la perspectiva de Una Sola Salud, que integra el estudio de la salud animal y la ambiental en el abordaje de la salud humana”, apunta Carrillo.

En busca de una vacuna profiláctica

El principal objetivo que se plantea el equipo científico es trabajar en el diseño de una vacuna capaz de prevenir la infección por todas las variantes genéticas de VNO, y que ofrezca protección a todo el conjunto de la población. "Con herramientas informáticas podemos hacer una previsión de qué moléculas podrían activar el sistema inmunitario y generar anticuerpos específicos contra el virus para hacerle frente", comenta Victor Guallar, investigador del BSC-CNS. Una vez identificadas las moléculas con mayor potencial, el siguiente paso será producirlas. Para ello, las instituciones colaboradoras del proyecto utilizarán diferentes estrategias: las proteínas recombinantes y las partículas similares a virus (VLPs, de sus siglas en inglés Virus Like Particles).

“Una de las ventajas de las proteínas recombinantes, que son estas moléculas producidas de forma artificial en el laboratorio, es que se pueden generar fácilmente en grandes cantidades, y de forma económica. Esto es, pues, un factor positivo a la hora de trasladar la vacuna a la clínica”, explica Carlo Carolis, jefe de la Unidad de Tecnologías de las Proteínas.

Por su parte, las VLPs son, como su nombre indica, partículas casi idénticas en estructura y organización a los virus, pero sin capacidad infectiva. El personal investigador quiere utilizar estos constructos como vehículo de las moléculas de interés, a fin de que éstas induzcan una respuesta inmunitaria en el organismo humano. "Gracias a que ya tenemos en marcha una plataforma de vacunas basadas en VLPs para hacer frente al VIH podemos utilizar todo el conocimiento y experiencia acumulada para adaptarla al Virus del Nilo Occidental", explica Julià Blanco, investigador IGTP en IrsiCaixa. "Se trata de una buena estrategia profiláctica ya que las VLPs son estructuras muy estables y capaces de inducir una respuesta inmunitaria muy potente", añade.

Refinar la eficacia de la vacuna gracias a los anticuerpos

Con todo, el equipo científico de LWNVIVAT, formado por personal investigador de ocho centros de investigación de cuatro países diferentes, probará la eficacia de la vacuna y de los anticuerpos producidos.

“Paralelamente a la vacuna, trabajaremos también en el diseño de anticuerpos que podamos utilizar como tratamiento para el VNO. A la hora de diseñarlos, nos ayudará mucho analizar los anticuerpos que se producen al recibir la vacuna, ya que éstos nos permitirán identificar nuevos puntos de interés del virus y, por tanto, refinar la respuesta inducida por la vacuna”, expone Carrillo.

La producción de estos anticuerpos altamente específicos permitiría administrarlos con un fin tanto terapéutico como preventivo para evitar nuevas infecciones en los colectivos más vulnerables de las zonas geográficas donde haya brotes de VNO.

El VNO pertenece a la familia de los flavivirus, que también incluye el virus del dengue, el Zika o la fiebre amarilla, entre otros. "Acumular conocimiento sobre el VNO no sólo nos permitiría desarrollar estrategias de tratamiento contra este virus, sino también disponer de las herramientas necesarias para hacer frente a otros virus de la misma familia", concluye Carrillo.

EN CATALÀ

Noves teràpies per abordar el repte emergent del Virus del Nil Occidental

La Unitat de Tecnologies de Proteïnes del Centre de Regulació Genòmica participarà en un nou projecte coordinat per l'Institut de Recerca de la Sida IrsiCaixa per dissenyar teràpies que afrontin els efectes del Virus del Nil Occidental (VNO), un patogen emergent que no té tractaments i el que no hi ha vacuna humana.

La iniciativa ha rebut 5,7 milions d'euros del programa de recerca europeu Horizon-Europe amb socis com la Universitat de Montpeller, la Technische Universitaet Braunschweig, la Universitat de Copenhaguen, HIPRA i el Barcelona Supercomputing Center – National Supercomputing Center (BSC-CNS ). Junts, els centres treballaran en el desenvolupament d'una vacuna profilàctica segura i eficaç contra el VNO que pugui induir una resposta immune perllongada i protegir tota la població.

Dins del mateix projecte, anomenat LWNVIVAT (del seu nom en anglès Limiting West Nile Virus Impact By Novel Vaccines And Therapeutics Approaches) l’equip científic dissenyarà, produirà i analitzarà l’eficàcia i potencial terapèutic d’anticossos específics pel virus, a part de la vacuna.

“Sabem que és un patogen emergent, és a dir, que la seva incidència està augmentant i, a més, ho fa de manera global. Comptar amb estratègies per combatre aquest virus podria ajudar als milers de persones que s’infecten anualment, però també seria una eina molt útil per futures amenaces”, explica el coordinador del projecte i investigador principal d’IrsiCaixa Jorge Carrillo.

El VNO, un dels patògens més propagats al món

El Virus del Nil Occidental, un dels més estesos globalment, utilitza els mosquits com a vector de transmissió i, tot i que sol tenir un transcurs asimptomàtic, l’1% dels casos desenvolupa una malaltia greu amb afectació del sistema nerviós central que, a la llarga, pot acabar provocant la mort. “En el cas de les persones immunodeprimides i de més de 60 anys, la taxa de letalitat s’incrementa fins un 30%, fet que posa de manifest la importància de trobar una solució que protegeixi els col·lectius vulnerables”, exposa Carrillo.

A Espanya, els primers casos de la malaltia es van detectar l’any 2010. Des de llavors, s’han identificat diversos brots arreu del país, un d’ells a Andalusia, el 2020, que va desencadenar 77 casos de meningitis, 8 d’ells mortals. “El canvi climàtic afavoreix la propagació de virus que es transmeten a través dels mosquits, com el VNO. És per això que és clau entendre la salut des de la perspectiva d’Una Sola Salut, que integra l’estudi de la salut l’animal i l’ambiental en l’abordatge de la salut humana”, apunta Carrillo.

A la cerca d’una vacuna profilàctica

El principal objectiu que es planteja l’equip científic és treballar en el disseny d’una vacuna capaç de prevenir la infecció per totes les variants genètiques de VNO, i que ofereixi protecció a tot el conjunt de la població. “Amb eines informàtiques podem fer una previsió de quines molècules podrien activar el sistema immunitari i generar anticossos específics contra el virus per tal de fer-li front”, comenta Victor Guallar, investigador del BSC-CNS. Un cop identificades les molècules amb més potencial, el següent pas serà produir-les. Per fer-ho, les institucions col·laboradores del projecte utilitzaran diferents estratègies: les proteïnes recombinants i les partícules similars a virus (VLPs, de les seves sigles en anglès Virus Like Particles).

“Una de les avantatges de les proteïnes recombinants, que són aquestes molècules produïdes de manera artificial al laboratori, és que es poden generar fàcilment en grans quantitats, i de manera econòmica. Això, doncs, és un factor positiu a l’hora de traslladar la vacuna a la clínica”, explica Carlo Carolis, cap de la Unitat de Tecnologies de les Proteïnes.

Per la seva banda, les VLPs son, com el seu nom indica, partícules gairebé idèntiques en estructura i organització als virus, però sense capacitat infectiva. El personal investigador vol utilitzar aquests constructes com a vehicle de les molècules d’interès, per tal que aquestes indueixin una resposta immunitària en l’organisme humà. “Gràcies a que ja tenim en marxa una plataforma de vacunes basades en VLPs per fer front al VIH podem utilitzar tot el coneixement i experiència acumulada per a adaptar-la al Virus del Nil Occidental”, explica Julià Blanco, investigador IGTP a IrsiCaixa. “Es tracta d’una bona estratègia profilàctica ja que les VLPs són estructures molt estables i capaces d’induir una resposta immunitària molt potent”, afegeix.

Refinar l’eficàcia de la vacuna gràcies als anticossos

Amb tot, l’equip científic de LWNVIVAT, format per personal investigador de vuit centres de recerca de quatre països diferents, provarà l’eficàcia de la vacuna i dels anticossos produïts. “Paral·lelament a la vacuna, treballarem també en el disseny d’anticossos que puguem utilitzar com a tractament pel VNO. A l’hora de dissenyar-los, ens ajudarà molt analitzar els anticossos que es produeixen al rebre la vacuna, ja que aquests ens permetran identificar nous punts d’interès del virus i, per tant, refinar la resposta induïda per la vacuna”, exposa Carrillo.

La producció d’aquests anticossos altament específics permetria administrar-los amb una finalitat tant terapèutica com preventiva per evitar noves infeccions en els col·lectius més vulnerables de les zones geogràfiques on hi hagi brots de VNO.

El VNO pertany a la família dels flavivirus, que també inclou el virus del dengue, el Zika o la febre groga, entre d’altres. “Acumular coneixement sobre el VNO no només ens permetria desenvolupar estratègies de tractament contra aquest virus, sinó també disposar de les eines necessàries per fer front a altres virus de la mateixa família”, conclou Carrillo.