Development of a mucosal, polyanhydride-based nanoparticle vaccine for use against RSV infection in the neonate

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Abstract

Project Summary/Abstract  Respiratory syncytial virus (RSV) is a leading cause of severe acute lower respiratory tract infection in infants  and children worldwide. Bovine RSV (BRSV) is closely related to human RSV and a significant cause of  morbidity in young cattle. BRSV infection in calves displays many striking similarities to HRSV infection in  humans, and cattle are an outbred population that is naturally susceptible to BRSV infection. Therefore, BRSV  infection in calves represents an excellent model for studying RSV infection and antiviral immunity in children.  RSV is poorly immunogenic and this has been a complicating factor in the development of a safe and effective  RSV vaccine. Polyanhydride nanovaccines have shown great promise as adjuvants and vaccine delivery  vehicles in rodent models due to their ability to promote enhanced immunogenicity through both the route of  administration and the ability to provide sustained antigen exposure. In a previously funded NIH grant, the  polyanhydride nanovaccine platform was used to develop an efficacious, mucosal nanovaccine that  incorporated the post-­fusion F and G proteins from BRSV. Neonatal calves vaccinated with the BRSV-­F/G  nanovaccine develop virus-­specific cellular and humoral immune responses in the mucosa, and demonstrate  significant reductions in viral burden and disease-­associated pathology. The overall objective of this application  is to improve upon the established efficacy of the polyanhydride nanoparticle platform for use against RSV  infection in the neonate, and to further characterize the mucosal immune responses that correlate with  resistance to RSV infection. The experiments in Aim 1 build upon the established efficacy of the post-­fusion  F/G nanovaccine with the incorporation of additional toll like receptor agonists and modifications to the  mucosal/parenteral inoculation regimen. The experiments in Aim 2 will determine the efficacy of a mucosal  nanovaccine that incorporates the pre-­fusion F and G proteins from BRSV, as well as characterize the  antibody response towards the pre-­fusion and post-­fusion F protein in the respiratory tract of neonatal calves.   The experiments in Aim 3 will determine the duration of immunity induced by polyanhydride nanoparticle  vaccination, while determining the mucosal immune responses that correlate with long-­term resistance to RSV  infection in the calf. Much of our knowledge of RSV infection and immunity stems from studies in rodents and  adult animals;; however, the experiments proposed here will study a natural host-­pathogen interaction and will  examine the response in the neonate, the same population commonly affected by severe RSV disease. We  anticipate that these studies will have a positive impact by identifying a safe and efficacious vaccine for use in  children and animals, and by determining the immune responses that are necessary for long-­term resistance  against RSV infection in the young.

Key facts

NIH application ID
10460938
Project number
5R01HD095880-04
Recipient
IOWA STATE UNIVERSITY
Principal Investigator
Jodi McGill
Activity code
R01
Funding institute
NIH
Fiscal year
2022
Award amount
$528,103
Award type
5
Project period
2019-09-12 → 2024-07-31