An enveloped Virus-Like Particle (VLP) platform with high-density antigen display induces a

strong humoral immune response

Ferran Tarrés-Freixas, Carmen Aguilar-Gurrieri, Luis M. Molinos-Albert, Ismael Varela, Raquel Ortiz, Maria Luisa Rodríguezde la Concepción, Benjamin Trinité, Silvia Marfil, Carlos Ávila, Laura Cervera, Sònia Gutiérrez-Granados, María MercedesSegura, Francesc Gòdia, Bonaventura Clotet, Jorge Carrillo, Julià Blanco

OR-11

GeSIDA 2019

Introduction• HIV vaccines

HIV Env“Model”

Monomers Trimers SOSIP trimers

Multivalent platforms

Complexity & Immunogenicity

RV144 NCT03699241NCT03816137

Platforms: MVA, Ad/ChAd, AAVs, VLPs, etc

NCT02315703

GeSIDA 2019

Introduction• Human Immunodeficiency Virus-Like Particles (HIV-VLPs)

• Immature• Non-replicative

• Non-infectious

• Highly immunogenic

• Mimics the virus (Gag-based)

Budding HIV virions

HIV HIV-VLPsVirion

Maturationprotease

GeSIDA 2019

Introduction• Envelope glycoprotein (Env)

• Heterotrimer• Two subunits

• Gp120 • Constant regions• Variable regions

• Gp41• MPER

• HIV immune-evasion mechanisms• High mutational rate• Glycosylation• Low Env density at the surface

• Vulnerability sites (bNAbs)• Hidden conserved functional regions

MIN

GeSIDA 2019

Introduction• Immunogens and VLPs

Standard

VLPs

Nude

VLPs

High density

VLPs Modified HD

VLPs HIV

HIV

Nude VLPs

Standard VLPs

High density VLPs“MinGag-VLPs”

Modified HD VLPs

GAGcopHxB2

GAGcopHxB2

+

MIN GAGcopHxB2

GAGcopHxB2Other Immunogens

MIN

GeSIDA 2019

Hypothesis and aims

• Hypothesis

“Presenting a high density of immunogens on the surface

of a VLP lipid bilayer can promote a potent humoral response

when used as a vaccine against HIV-1”

• Objectivesi. To optimise MINGAG-VLP production, purification and immunogen presentation on its

surface.

ii. To adapt MINGAG-VLPs into a DNA-based vaccine strategy .

iii. To evaluate VLP’s immunogenicity in animal models in different prime-boost DNA/VLP strategies.

iv. To evaluate the flexibility and versatility of the platform to present other immunogens.

GeSIDA 2019

Results1- VLP optimisation

Gag VLPs Min/Min(RA)-Gag VLPs

2- DNA-vaccine vectors

• 10E8 = bNAb; Extracellular staining.• Gag: Intracellular staining.

Untransfected cells Gag-transfected cells

MinGag-transfected cells Min(RA)Gag-transfected cells

MIN GAGcopHxB2TM GeSIDA 2019

Results• VLP immunisation (DNA or VLP)

0 3 6 9 12

0.01

0.1

1

10

100

1000

Anti-gag response

Time (weeks)

p24 e

qu

ivale

nce (

log

µg

/mL

)

Gag VVVV

MinGag VVVV

Min(RA)Gag VVVV

0

PBS VVVV

Gag DDVV

MinGag DDVV

Min(RA)Gag DDVV

pVax1/PBS DDVV

0 3 6 9 12

0.01

0.1

1

10

100

1000

Anti-min response

Time (weeks)

D50 e

qu

ivale

nce (

log

µg

/mL

)

Gag

MinGag

Min(RA)Gag

0

PBS

Gag

MinGag

Min(RA)Gag

pVax1/PBS

Homologous(VVVV)

Heterologous(DDVV)

EP

Experimental groups: Gag-VLPs (Nude)MinGag-VLPsMin(RA)Gag-VLPsPBS

Homologousregimen

Heterologousregimen

GeSIDA 2019

Results• In vitro Neutralisation assay

• Pseudoviruses are incubated with mouse sera (1/100) or bNAbs. • NL4-3: Tier1A subtype B pseudovirus. Sensitive to neutralisation.

• AC10: Tier2 subtype B pseudovirus.

Tier1A (NL4-3)N

eu

tra

lis

ati

on

(%

)

Gag

Min

Gag

Min

(RA)G

agGag

Min

Gag

Min

(RA)G

ag 2F5

10E8

Leu3a

0

50

100

Tier2 (AC10)

Ne

utr

ali

sa

tio

n (

%)

Gag

Min

Gag

Min

(RA)G

agGag

Min

Gag

Min

(RA)G

ag 2F5

10E8

Leu3a

0

50

100

VVVV DDVV bNAbs VVVV DDVV bNAbs

GeSIDA 2019

Results• Isotypes

HOMOLOGOUS

IgG2c is considered the C57Bl/6 murine equivalent of human IgG1 (ADCC-promoting subtype)

IgG1 IgG2b IgG2c IgG3 IgG1 IgG2b IgG2c IgG3

0,08 0,24 0,73 0,00 0,15 0,01 0,00 0,00

0,23 0,97 1,58 0,01 0,00 0,05 0,00 0,00

0,54 2,55 2,11 0,21 0,00 0,06 0,00 0,00

0,13 1,82 1,20 0,04 0,00 0,00 0,00 0,00

0,09 0,34 0,02 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00

0,27 0,00 0,12 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00

0,99 0,96 0,62 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00

0,03 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,88 0,14 0,29 0,02 0,00 0,01 0,00 0,00

0,00 0,01 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,06 0,01 0,02 0,00 0,00 0,17 1,97 0,00

0,09 0,21 0,10 0,06 2,06 0,14 1,94 1,05

0,31 0,80 0,78 0,00 1,17 0,77 2,86 0,01

0,69 0,00 0,02 0,00 0,37 1,38 0,98 0,73

0,68 0,23 0,06 0,06 0,00 0,11 2,38 0,04

0,08 0,00 0,02 0,01 0,72 0,28 0,00 0,04

0,29 0,00 0,47 0,07 2,19 0,15 1,19 1,91

0,14 0,00 0,74 0,04 0,74 1,15 3,10 0,15

1,21 0,08 0,06 0,03 0,00 0,25 1,68 0,02

0,36 0,07 0,44 0,01 0,31 0,02 0,92 0,10

3,44 0,74 2,43 0,05 0,31 1,23 2,72 0,12

1,00 0,77 1,00 0,02 2,35 1,69 2,12 0,74

0,01 0,09 0,46 0,01 2,36 0,16 2,36 0,01

0,00 0,00 0,31 0,02 0,00 0,08 2,06 0,03

0,73 0,82 0,58 0,08 0,01 1,89 2,50 0,03

0,55 0,30 0,63 0,05 0,00 0,01 2,34 1,15

0,03 0,37 0,43 1,09 1,07 0,08 2,67 0,45

1,25 0,00 0,34 0,00 0,67 0,14 1,02 0,00

0,17 0,09 0,00 0,00 0,40 0,00 1,70 0,29

0,28 0,04 0,00 0,00 2,05 0,01 2,03 0,01

0,00 0,02 0,02 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,01 0,02 0,17 0,00 0,05 0,00 0,00

0,00 0,04 0,09 0,00 0,12 0,01 0,00 0,00

0,00 0,04 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

M

i

n

G

a

g

M

i

n

(

R

A

)

G

a

g

P

B

S

Gag Min

G

a

g

VVVVIgG1 IgG2b IgG2c IgG3 IgG1 IgG2b IgG2c IgG3

0,01 0,10 0,01 0,03 0,00 0,00 0,28 0,00

1,67 1,70 2,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,17

0,88 1,00 1,82 0,06 0,00 0,00 0,00 0,00

0,07 1,62 2,01 0,03 0,00 0,00 0,23 0,00

1,36 2,15 2,16 0,34 0,00 0,00 0,00 0,00

0,97 0,68 1,68 0,21 0,00 0,01 0,00 0,28

0,00 0,62 1,34 0,05 0,00 0,00 0,42 0,00

0,14 1,71 1,81 0,00 0,00 0,00 0,07 0,00

1,40 1,33 1,50 0,01 0,00 0,03 0,06 0,00

0,44 1,22 1,76 0,02 0,00 0,00 0,01 0,00

0,07 1,99 2,21 0,69 0,00 1,66 2,05 0,00

1,13 1,27 1,78 0,00 0,05 1,18 0,90 0,06

0,08 0,00 0,41 0,01 0,00 0,07 0,78 0,00

1,24 1,24 1,57 0,16 0,11 0,08 1,90 0,33

1,14 1,52 1,78 0,38 0,02 0,43 0,90 0,00

2,04 1,62 1,96 0,37 0,10 0,10 1,90 0,35

0,32 0,85 1,62 0,18 0,00 1,25 2,03 0,23

0,57 0,76 1,56 0,10 1,71 0,37 0,53 2,12

0,05 0,94 1,93 0,06 0,08 1,44 1,74 0,02

0,13 1,28 1,83 0,20 1,79 0,36 1,81 0,18

0,75 1,47 2,19 0,05 0,49 2,18 1,86 0,21

0,00 0,68 1,85 0,00 0,05 0,04 0,29 0,00

1,89 1,54 1,57 0,24 0,07 0,29 1,57 0,41

0,01 0,66 1,84 0,01 0,03 0,91 1,83 0,00

1,67 1,37 1,69 0,06 0,06 2,11 2,04 0,04

0,47 0,60 1,78 0,28 0,00 2,01 1,92 0,07

0,06 0,92 1,61 0,04 0,45 0,01 1,12 1,25

0,00 0,42 0,84 0,15 0,07 0,00 0,50 0,06

1,62 1,09 1,68 0,23 0,07 0,16 0,24 0,05

0,60 1,13 1,84 0,02 1,13 0,04 2,06 0,28

0,00 0,00 0,05 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,00 0,02 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00

0,36 0,00 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,03

0,00 0,00 0,04 0,00 0,03 0,03 0,00 0,47

M

i

n

G

a

g

M

i

n

(R

A)

G

a

g

P

B

S

Gag Min

G

a

g

DDVV

HOMOLOGOUS

IgG1 IgG2b IgG2c IgG3 IgG1 IgG2b IgG2c IgG3

0,08 0,24 0,73 0,00 0,15 0,01 0,00 0,00

0,23 0,97 1,58 0,01 0,00 0,05 0,00 0,00

0,54 2,55 2,11 0,21 0,00 0,06 0,00 0,00

0,13 1,82 1,20 0,04 0,00 0,00 0,00 0,00

0,09 0,34 0,02 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00

0,27 0,00 0,12 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00

0,99 0,96 0,62 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00

0,03 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,88 0,14 0,29 0,02 0,00 0,01 0,00 0,00

0,00 0,01 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,06 0,01 0,02 0,00 0,00 0,17 1,97 0,00

0,09 0,21 0,10 0,06 2,06 0,14 1,94 1,05

0,31 0,80 0,78 0,00 1,17 0,77 2,86 0,01

0,69 0,00 0,02 0,00 0,37 1,38 0,98 0,73

0,68 0,23 0,06 0,06 0,00 0,11 2,38 0,04

0,08 0,00 0,02 0,01 0,72 0,28 0,00 0,04

0,29 0,00 0,47 0,07 2,19 0,15 1,19 1,91

0,14 0,00 0,74 0,04 0,74 1,15 3,10 0,15

1,21 0,08 0,06 0,03 0,00 0,25 1,68 0,02

0,36 0,07 0,44 0,01 0,31 0,02 0,92 0,10

3,44 0,74 2,43 0,05 0,31 1,23 2,72 0,12

1,00 0,77 1,00 0,02 2,35 1,69 2,12 0,74

0,01 0,09 0,46 0,01 2,36 0,16 2,36 0,01

0,00 0,00 0,31 0,02 0,00 0,08 2,06 0,03

0,73 0,82 0,58 0,08 0,01 1,89 2,50 0,03

0,55 0,30 0,63 0,05 0,00 0,01 2,34 1,15

0,03 0,37 0,43 1,09 1,07 0,08 2,67 0,45

1,25 0,00 0,34 0,00 0,67 0,14 1,02 0,00

0,17 0,09 0,00 0,00 0,40 0,00 1,70 0,29

0,28 0,04 0,00 0,00 2,05 0,01 2,03 0,01

0,00 0,02 0,02 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,01 0,02 0,17 0,00 0,05 0,00 0,00

0,00 0,04 0,09 0,00 0,12 0,01 0,00 0,00

0,00 0,04 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

M

i

n

G

a

g

M

i

n

(

R

A

)

G

a

g

P

B

S

Gag Min

G

a

g

VVVV

HOMOLOGOUS

IgG1 IgG2b IgG2c IgG3 IgG1 IgG2b IgG2c IgG3

0,08 0,24 0,73 0,00 0,15 0,01 0,00 0,00

0,23 0,97 1,58 0,01 0,00 0,05 0,00 0,00

0,54 2,55 2,11 0,21 0,00 0,06 0,00 0,00

0,13 1,82 1,20 0,04 0,00 0,00 0,00 0,00

0,09 0,34 0,02 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00

0,27 0,00 0,12 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00

0,99 0,96 0,62 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00

0,03 0,00 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,88 0,14 0,29 0,02 0,00 0,01 0,00 0,00

0,00 0,01 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

0,06 0,01 0,02 0,00 0,00 0,17 1,97 0,00

0,09 0,21 0,10 0,06 2,06 0,14 1,94 1,05

0,31 0,80 0,78 0,00 1,17 0,77 2,86 0,01

0,69 0,00 0,02 0,00 0,37 1,38 0,98 0,73

0,68 0,23 0,06 0,06 0,00 0,11 2,38 0,04

0,08 0,00 0,02 0,01 0,72 0,28 0,00 0,04

0,29 0,00 0,47 0,07 2,19 0,15 1,19 1,91

0,14 0,00 0,74 0,04 0,74 1,15 3,10 0,15

1,21 0,08 0,06 0,03 0,00 0,25 1,68 0,02

0,36 0,07 0,44 0,01 0,31 0,02 0,92 0,10

3,44 0,74 2,43 0,05 0,31 1,23 2,72 0,12

1,00 0,77 1,00 0,02 2,35 1,69 2,12 0,74

0,01 0,09 0,46 0,01 2,36 0,16 2,36 0,01

0,00 0,00 0,31 0,02 0,00 0,08 2,06 0,03

0,73 0,82 0,58 0,08 0,01 1,89 2,50 0,03

0,55 0,30 0,63 0,05 0,00 0,01 2,34 1,15

0,03 0,37 0,43 1,09 1,07 0,08 2,67 0,45

1,25 0,00 0,34 0,00 0,67 0,14 1,02 0,00

0,17 0,09 0,00 0,00 0,40 0,00 1,70 0,29

0,28 0,04 0,00 0,00 2,05 0,01 2,03 0,01

0,00 0,02 0,02 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00

0,00 0,01 0,02 0,17 0,00 0,05 0,00 0,00

0,00 0,04 0,09 0,00 0,12 0,01 0,00 0,00

0,00 0,04 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

M

i

n

G

a

g

M

i

n

(

R

A

)

G

a

g

P

B

S

Gag Min

G

a

g

VVVV

HETEROLOGOUS

GeSIDA 2019

Results• Flexibility

Apex(V1V2)

Glycan Shield(V3)

CD4bs

MPER

The high-density VLP platform can accomodate different sized epitopes, from small antigens to near-full-lengthEnv trimers.

Env-trimers show expected antigenicity(PGT145 is a trimer specific bNAb).

1. CD4bs2. IgGb12

1. Apex (V1V2)2. PG9 PGT145

1. MPER2. 10E8

1. Min(RA)Gag

2. Contains MPER

1. V1V2-Gag

2. Contains Loops

1. RSC3-Gag

2. Contains core

1. V1V2-RSC3-MPER-Gag

2. Contains Loops3. Contains Core

4. Contains MPER

1. Env(SOSIP)-Gag

2. Trimeric Native Env

Extr

acel

lula

rb

NA

bs

(AP

C)

Intracellular Gag (PE)

GeSIDA 2019

Conclusions

• MinGag VLPs have been successfully generated, purified and the presentation of Min epitopes at its surface has been optimised.

• Gag and MinGag VLPs have been cloned into DNA vaccine vectors with equally efficient VLP production and they have proven immunogenic when electroporated in vivo into mouse muscle cells.

• Heterologous DNA/VLP immunisation leads to a 10-fold higher antibody production against Min with similar isotype induction as compared to only VLP regimens.

• MinGag and Min(RA)Gag VLPs induce IgG2c anti-min antibodies that do not generate a neutralising response but may mediate an antibody-dependent effector activity.

• Other HIV vulnerability regions have been successfully incorporated as immunogens at the surface of high-density antigen-displaying VLPs.

GeSIDA 2019

Acknowledgements

.

Virologia i Immunologia Cel·lular (VIC)

AlbaJuna Therapeutics

Montserrat Jiménez

Edwards Pradenas

Chiara Mancuso

Laura Planells

Victor Urrea

Silvia Marfil

Marisa Rodríguez

Wilmar Castillo

Ester Aparicio

Victor Casanova

Francesc Cunyat

Carlos Ávila

Ana Barajas

Raquel Ortiz

Ismael Varela

Benjamin Trinité

Carmen Aguilar

Luis Molinos

Jorge CarrilloJulià Blanco Bonaventura Clotet

This project has been CO-funded by Instituto dePI17/01518 and FEDER Funds “Una manera de hacerSalud Carlos III through the project Europa”.

Departament d’Enginyeria

Química, Biològica i Ambiental .

Laura Cervera

Sònia Gutiérrez

María MercedesFrancesc Gòdia

This research was sponsored in part by Grífols (Indivac)

GeSIDA 2019