[ca] Les vacunes són un dels avenços científics més rellevants de la història de la medicina. Tot i així, encara no disposem de vacunes protectores per alguns agents infecciosos, com el Virus de la Immunodeficiència Humana (VIH-1), que és l'agent causant de la síndrome de la immunodeficiència adquirida (SIDA). El VIH-1 s'ha resistit al desenvolupament d'una vacuna protectora, degut a una alta capacitat d'evadir la resposta immunitària i també a la incorporació d'una baixa densitat de glicoproteïnes de l'envolta (Env) a la seva superfície, que és la principal diana de les respostes neutralitzants. Els candidats de vacuna pel VIH-1 consisteixen en estratègies basades en vacunes d'àcids nucleic, proteïnes recombinats o plataformes multivalents que intenten induir respostes immunitàries potents equilibrant la resposta humoral i cel·lular. La incorporació d'antígens en plataformes multivalents permet induir respostes més potents que les proteïnes recombinants per si soles. A més, la combinació de diferents estratègies de vacunes també indueixen respostes més robustes. Una d'aquestes plataformes multivalents prometedores són les partícules similivíriques (VLPs, per les sigles en anglès Virus-like particles), que mimetitzen l'estructura del virus. Les VLPs són partícules no infeccioses i altament immunogèniques que no poden replicar-se, per això són prototips de vacunes segurs. Les VLPs es produeixen a nivell cel·lular per l'expressió de Gag, la proteïna estructural del VIH-1, afavorint la seva formació amb un embolcall lipídic similar al virus. Diferents antígens es poden incorporar a la superfície de les VLPs, però la seva incorporació és poc eficient. Per evitar aquesta limitació, el nostre grup ha dissenyat una novedosa estrategia per augmentar la densitat d'antígens a la superfície de la VLP que consisteix en fusionar un petit immunogen derivat d'Env (Min) amb Gag a través d'un domini transmembrana. La hipòtesi d'aquest treball és que l'expressió d'una alta densitat d'antígens a la superfície de les VLPs pot induir una resposta immunitària robusta que podria ser prometedora com a prototip de vacuna pel VIH-1. A més, aquesta plataforma de VLPs es pot adaptar fàcilment a una formulació de vacuna d'ADN administrada mitjançant electroporació in vivo, afavorint la generació d'un protocol de vacunació heteròleg que combini vacunes d'ADN i de VLPs. Els estudis d'immunogenicitat en ratolins van demostrar que el règim de vacunació heteròleg induïa una millor resposta immunitària en general. Els títols d'anticossos contra les proteïnes Gag i Min eren 10 vegades més elevats comparats amb un règim homòleg de VLPs, i les respostes cel·lulars eren marginalment superiors. Tot i que cap dels dos règims va ser capaç d'induir anticossos neutralitzants, els anticossos anti-Min eren de la subclasse IgG2c i per tant podrien ser capaços de generar respostes efectores dependent d'anticossos, fet rellevant ja que aquest tipus de respostes s'han associat amb una modesta protecció en assaigs clínics de vacunes pel VIH-1 en humans. La manca d'un model per a l'estudi de l'efecte protector de diferents candidats vacunals contra el VIH-1 en ratolins ens va portar a desenvolupar un model murí amb un empelt de cèl·lules de melanoma modificades per expressar la proteïna Min a la seva superfície i que actuaven de succedani d'una cèl·lula infectada pel VIH-1. La vacunació prèvia amb les VLPs va aconseguir frenar la progressió d'aquestes cèl·lules tumorals modificades, demostrant que aquestes VLPs van aconseguir induir una resposta immunitària completa i protectora. Finalment, vam demostrar la versatilitat de la nostra plataforma de VLPs amb alta densitat d'antígens expressant diferents immunògens a la seva superfície, fins i tot l'expressió de la proteïna Env trimèrica amb tota la seva complexitat antigènica. En resum, la nostra plataforma de vacunes basada en VLPs que expressen una alta densitat d'antígens ha demostrat el seu potencial com a vacuna pel VIH-1.

[en] Vaccines are one of the most successful achievements in the history of medicine. However, for some infectious agents, there still is a lack of an effective protective vaccine. Such is the case of the Human Immunodeficiency Virus (HIV-1), which is the causative agent of the acquired immunodeficiency syndrome (AIDS). HIV-1 has eluded nearly 40 years of vaccine research owing to its enhanced immune evasion mechanisms and the poor incorporation of the envelope glycoprotein (Env) at the viral surface, which is the main target for neutralising antibodies. HIV-1 vaccine candidates are based on nucleic acid strategies, subunit proteins or multivalent platforms that try to elicit potent and balanced humoral and cellular adaptive immune responses. The presentation of antigens within a multivalent platform induces a superior immune response compared to subunit proteins, and the combination of different vaccine strategies has been demonstrated to elicit more robust responses. One of these promising multivalent vaccine platforms are virus-like particles (VLPs), which mimic the structure of the virus. VLPs are non-infectious, non-replicative and highly immunogenic platforms that can be safely used as vaccines. HIV-1 based VLPs are produced by the cellular expression of the HIV-1 structural protein Gag, leading to the budding of lipid-enveloped VLPs that are structurally similar to HIV-1. The antigens can be easily expressed on the lipid membrane of the VLPs, but with poorly efficient incorporation. To bypass this limitation, our group designed a novel VLP-based platform yielding a high density of antigens at the VLP surface. This novel strategy consisted in fusing a small Env-derived immunogen (Min), which had a transmembrane domain, to Gag. This process resulted in high-density antigen-expressing MinGag-VLPs. The hypothesis of this work was that the expression of a high density of antigens at the surface of VLPs would induce a robust immune response that could be beneficial for an HIV-1 vaccine candidate. To test that, we developed efficient production and purification protocols for our fusion-protein MinGag- VLPs. Additionally, antigen exposition on MinGag-VLPs was improved by the introduction of mutations at the transmembrane domain, resulting in an optimised Min(RA)Gag-VLP candidate. Furthermore, the fusion-protein VLP vaccine platform could easily be formulated into nucleic acid-based vaccine strategies that were successfully delivered by in vivo DNA electroporation, favouring the development of combination heterologous DNA/VLP strategies that could lead to more potent responses. In vivo immunogenicity studies in mice demonstrated the superiority of heterologous DNA/VLP vaccination compared to homologous VLP regimens in most of the immune parameters assessed. Immune profiling of immunised mice showed how antibody titres in plasma were approximately 10-times higher with the heterologous regimen. Fusion-protein VLPs induced modest cellular responses and non-neutralising antibodies against HIV-1 pseudoviruses. However, these mouse anti-Min antibodies mainly displayed an IgG2c profile that could mediate antibody-dependent effector functions. This finding was relevant since these types of responses have been associated with modest correlates of protection against HIV-1 in human clinical trials. The absence of a relevant mouse model to study vaccine-mediated protection by vaccination led us to develop a mouse model where a Min-expressing tumour cell line acted as a surrogate of HIV-1 infected cells. Vaccination with Min(RA)Gag-VLPs efficiently impaired the progression of the Min-expressing tumour, hence demonstrating that fusion-protein-VLPs induced a full-fledged protective immune response. Finally, fusion-protein VLPs confirmed their versatility as a platform since they could present a wide diversity of immunogens on their surface, including a full HIV-1 Env trimer with preserved antigenicity. Overall, our novel VLP platform demonstrated its potential and that merits further studies as potential HIV-1 vaccine candidates.