Os efeitos congênitos e pós-natais da infecção pelo vírus Zika (ZIKV) somado a sua relevância epidemiológica, ressaltam a importância para o desenvolvimento de estratégias vacinais profiláticas e, até o momento, não há nenhuma vacina licenciada para uso. Neste projeto, desenvolvemos formulações vacinais de DNA codificando para as proteínas pré-membrana/membrana e envelope (E) do ZIKV objetivando abordagens de otimização para almejar imunogenicidade adequada. Uma candidata vacinal de DNA (descrita como ZK_ΒSTP) utilizando a sequência líder tPA-SP tissue plasminogen activator signal peptide para aumento da expressão e secreção das proteínas sintetizadas, com remoção da região de ancoramento stem da proteína E, foi selecionada pela maior imunogenicidade. A imunização de camundongos C57BL/6 imunocompetentes com ZK_ΒSTP, foi capaz de induzir células esplênicas secretoras de IFN-ϒ ZIKV-específicas por até três meses e geração de anticorpos neutralizantes. A imunização com ZK_ΒSTP em camundongos adultos C57-IFNα/ß-/- contribuiu para proteção ao desafio de infecção por ZIKV, com redução da carga viral no cérebro aos 21 dias após infecção (dpi) em relação ao grupo controle (PBS). Adicionalmente, 42% destes animais mostraram carga viral abaixo do limite de detecção. Os títulos de anticorpos IgG anti-ZIKV exibiram queda a partir do segundo mês da vacinação, o que comprometeu a proteção da prole de mães imunizadas em período superior a dois meses. Contudo, a imunização associada ao adjuvante Alum foi capaz de elevar os títulos e duração dos anticorpos neutralizantes, promovendo efeito protetor a curto e longo prazo em camundongos adultos. A curto prazo, a carga viral foi indetectável no cérebro de animais vacinado aos 10dpi. A longo prazo, dois terços dos animais vacinados, com ou sem dose de reforço adicional, tiveram carga viral no cérebro abaixo do limite de detecção aos 10 dpi. A fim de aumentar a expressão dos antígenos vacinais, foi desenvolvido um sistema de 16 nanopartículas (NPs) funcionalizadas com escovas de polímeros catiônicos, utilizando o polímero poli(dimetilaminoetil metacrilato) (PDMAEMA) para entrega de DNA plasmideal (pDNA). Este sistema mostrou ligação de alta afinidade ao pDNA com formação de complexos catiônicos e sua internacionalização celular. Esta abordagem também permitiu a transfecção celular com eficiência comparável à sistemas de transfecção comerciais, porém sem efeito citotóxico pronunciado. Por fim, esta abordagem foi eficiente na transfecção da vacina candidata ZK_ΒSTP com expressão da proteína do E do ZIKV. Em conjunto, os resultados apontam para uma estratégia vacinal que pode ser promissora em proteger contra a infecção por ZIKV e seus efeitos adversos. Da mesma forma, o racional para o desenho desta formulação e sistema de entrega baseado em NPs policatiônicas emergem como uma estratégia inovadora e potencial para outras vacinas de DNA e RNA. Oferecendo subsídios não apenas para vacinas gênicas, mas também para outras imunoterapias.

Congenital and postnatal outcomes of Zika virus (ZIKV) infection, added to its epidemiological relevance, highlight the importance for prophylactic vaccine strategies development and, to date, there is no vaccine licensed. In this project, we developed DNA vaccine formulations encoding to ZIKV premembrane/ membrane and envelope (E) proteins, aiming different optimization approaches to achieve adequate immunogenicity. A DNA vaccine candidate (described as ZK_ΒSTP) using the tPA-SP (tissue plasminogen activator signal peptide) leader sequence to increase expression and secretion of synthesized proteins, with depletion of the stem anchoring region of the E protein was selected due higher immunogenicity. Immunization of immunocompetent C57BL/6 mice with ZK_ΒSTP was able to induce ZIKV-specific IFN-ϒ-secreting splenic cells for up to three months and generation of neutralizing antibodies. Immunization with ZK_ΒSTP in adult C57-IFNα/ß-/- mice contributed to protection against ZIKV challenge, with reduced viral load in the brain at 21 days post infection (dpi) in comparison to the control group (PBS). In addition, 42% of these animals showed a viral load below the detection limit. Anti-ZIKV IgG antibody titers decreased from the second month of vaccination, which compromised the protection of the offspring from immunized mothers for a period longer than two months. However, the immunization associated with the Alum adjuvant was able to increase the titers and duration of neutralizing antibodies, promoting a short- and long-term protective effect in adult mice. At the short term, viral load was undetectable in the brains of animals vaccinated at 10dpi. While at the long term, two-thirds of animals vaccinated, with or without an additional booster dose, showed a brain viral load below the detection limit at 10 dpi. In order to increase the expression of vaccine antigens, a system of nanoparticles (NPs) functionalized with cationic polymer brushes was developed, using the polymer poly(dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA) to deliver plasmid DNA (pDNA). This system showed high affinity binding to pDNA with formation of cationic complexes and their 18 cellular internationalization. This approach also allowed cell transfection with efficiency comparable to commercial transfection systems, but without pronounced cytotoxic effect. Finally, this approach was efficient in transfecting the ZK_ΒSTP candidate vaccine with ZIKV E protein expression. Taken together, the results point to a vaccine strategy that may be promising to protect against ZIKV infection and its adverse outcomes. As well as, the rational design for this formulation and delivery system based on polycationic NPs emerges as an innovative and potential strategy for other DNA and RNA vaccines. Offering support not only for genetic vaccines, but also for other immunotherapies.