ACROBiosystèmes et lutte contre le COVID-19

Dans cette interview, le Dr Yinan Jiang discute des efforts d'ACROBiosystems dans la lutte contre le COVID-19 et la recherche d'un vaccin

Comment ACROBiosystems a-t-il été impliqué dans la lutte contre le COVID-19?

ACROBiosystems a été fondée en 2010, et nous sommes un fabricant leader de protéines recombinantes et d'autres réactifs critiques pour soutenir le développement de thérapies ciblées. ACROBiosystems est dédié à l'accélération du processus de développement de médicaments thérapeutiques cibles, du point de départ de l'identification de la cible au point final d'un essai clinique.

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ACROBiosystems a servi plus de 4 500 clients de plus de 60 pays et atteint 20 000 utilisateurs finaux de sociétés pharmaceutiques et d'instituts universitaires. Nous avons établi des collaborations à long terme avec de grandes sociétés pharmaceutiques, telles que Pfizer, Novartis et Johnson & Johnson, et des instituts universitaires bien connus, comme le NIH. ACROBiosystems a mis en place des espaces de travail à Pékin, Shanghai et Hangzhou en Chine, ainsi que des bureaux à Boston, San Jose et Newark aux États-Unis.

La pandémie COVID-19 est causée par le coronavirus émergent, le SRAS-CoV-2, et présente une grave urgence de santé publique mondiale. En plus des dommages à la santé causés par cette pandémie, le COVID-19 a eu un impact énorme sur notre vie quotidienne.

ACROBiosystems a réagi rapidement à l'épidémie de COVID-19 en Chine, finissant la conception des premiers produits antigéniques du SRAS-CoV-2 pendant la Fête du Printemps chinois, avant de commencer immédiatement à produire la carte antigénique. Jusqu'à présent, nous avons lancé plus de 100 produits antigènes et anticorps anti-SRAS-CoV-2 et certains produits sont en cours de développement.

La majorité de ces produits sont des antigènes, y compris la protéine de Spike trimérique pleine longueur, la S1, la RBD, la nucléocapside, l'enveloppe et les NSP. ACRO a travaillé dur pour développer des produits pouvant être utilisés dans les tests d'antigènes et le développement de tests d'anticorps.

Outre les produits protéiques de haute qualité, nous avons développé 25 anticorps liés à S1, RBD, S-NTD, protéine N, etc. 6 types de billes magnétiques pré-couplage avec les protéines et anticorps S1, RBD, N, ACE2; 13 kits d'analyse de titre d'antigène ou d'anticorps pouvant être utilisés dans le dépistage ou le diagnostic de médicaments. Certains des kits d'analyse du titre d'anticorps sont en cours de certification CE.

ACROBiosystems a développé une gamme complète de réactifs critiques couvrant toutes les cibles du SRAS-CoV-2. Nous espérons pouvoir contribuer à accélérer la recherche et le développement de thérapies, de diagnostics et de vaccins liés au SRAS-CoV-2 grâce à ces produits de haute qualité et à un soutien technique avancé.

Quels types de méthodes sont actuellement utilisés pour le diagnostic du SRAS-CoV-2?

Il existe trois types de diagnostics de SRAS-CoV-2: les tests moléculaires, les tests d'antigènes et les tests d'anticorps. L'application de chacune de ces trois méthodes est légèrement différente et chacune a ses avantages et ses inconvénients.

Les tests moléculaires sont généralement très précis et peuvent être utilisés pour diagnostiquer les infections à coronavirus actives, mais ce test nécessite du matériel et des laboratoires pour mener l'expérience, et il faut généralement de un à trois jours pour obtenir les résultats. Les tests d'antigène peuvent être utilisés pour diagnostiquer les infections aiguës, et il faut 15 à 30 minutes pour obtenir les résultats, mais ces tests donnent parfois un résultat faux négatif. Les tests d'anticorps peuvent montrer si vous avez été infecté par ce virus dans le passé, fournissant des résultats aussi rapidement que le test d'antigène. Cependant, le test d'anticorps ne peut pas diagnostiquer les infections actives au moment du test ou confirmer que vous n'avez pas actuellement de COVID-19.

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Un vaccin contre le SRAS-CoV-2 devrait être lancé à la fin de cette année. Lorsque cela se produit, les personnes qui ont été vaccinées auront des anticorps anti-SRAS-CoV-2 dans leur corps et le test d'anticorps ne sera pas en mesure de diagnostiquer si elles ont été affectées par le SRAS-CoV-2. Le test moléculaire et le test antigénique seront donc les principales méthodes de diagnostic pour tester les infections aiguës du SRAS-CoV-2.

17 tests de détection des anticorps anti-SRAS-CoV-2 sont actuellement approuvés par la FDA. Cependant, seuls deux tests de détection de l'antigène SRAS-CoV-2 – produits par BD et Quidel – ont reçu une autorisation d'utilisation d'urgence. À mon avis, d'autres tests d'antigènes seront approuvés par la FDA dans les prochains mois.

Comment ACROBiosystems a-t-il développé des anticorps anti-SRAS-CoV-2 à utiliser dans le développement de tests d'antigènes et d'anticorps?

Outre les produits antigéniques SARS-CoV-2 biotinylés, ACROBiosystems a également collaboré avec ses partenaires pour développer des anticorps anti-SARS-CoV-2. Nous avons utilisé nos produits d'antigène SARS-CoV-2 de haute qualité pour immuniser 10 souris avec des anticorps anti-SARS-CoV-2. Profitant du test ELISA, nous avons effectué un dépistage régulier des anticorps et sélectionné les candidats qui avaient une forte affinité de liaison envers les antigènes du SRAS-CoV-2.

Ensuite, nous avons utilisé un test SPR pour mesurer la valeur KD pour chaque anticorps et pour cartographier l'épitope de ces anticorps. Nous avons classé les anticorps en six groupes, et dans chaque groupe, l'anticorps entrera en compétition avec les autres dans la liaison à l'antigène. Après un examen plus poussé, nous avons sélectionné cinq anticorps anti-protéine N et quatre anticorps NG S1 que nos clients peuvent utiliser pour développer des tests antigéniques.

Nous avons également testé la sensibilité de chaque paire d’anticorps dans les tests ELISA et LFE, mais nous ne savons pas encore si ces paires d’anticorps peuvent prendre en charge les plates-formes de R&D de nos clients.

Nous avons constaté que la paire d'anticorps NUN-S46 et NUN-S47 présentait une sensibilité pour détecter la protéine de nucléocapside avec 50 pg dans notre test LFA et 12 pg / mL dans notre test ELISA, respectivement. Nous avons testé la spécificité d'espèce de cette paire d'anticorps et avons constaté que la paire d'anticorps NUN-S46 et NUN-S47 ne peut reconnaître que la protéine de nucléocapside du SRAS-CoV-2, mais pas la protéine de nucléocapside pour d'autres coronavirus.

De même, nous avons également mesuré la sensibilité pour détecter la protéine S1 en utilisant la paire d'anticorps S1N-M12A1 et S1N-M13A1. La sensibilité, dans ce cas, était de 200 pg dans notre test LFA et de 200 pg / mL dans le test ELISA, respectivement. Cet anticorps ne peut reconnaître que la protéine SRAS-CoV-2 S1, mais pas la protéine S1 d'autres coronavirus.

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Pour faciliter le développement de tests sérologiques, ACROBiosystems a lancé des anticorps anti-SARS-CoV-2 en tant qu'anticorps IgG et IgG1. SAD-S35 est isolé de patients infectés par le SRAS-CoV-2, et il combine une protéine S1 avec une sensibilité de 0,1 nanogramme par millilitre.

SPD-M141 est un anticorps chimérique, combinant les domaines constants des molécules d'IgG humaines dans les régions variables de la souris. Il peut se lier aux protéines S1 avec une sensibilité de 0,2 milligramme par millilitre dans les dosages LFA. La sensibilité de cet anticorps est d'un milligramme.

En résumé, ACROBiosystems a développé un antigène et des anticorps anti-SARS-CoV-2 spécialement conçus et optimisés pour le développement de tests sérologiques. Les protéines dérivées de Spike sont produites à partir de cellules HEK293, tandis que les protéines de nucléocapside sont soit produites à partir de cellules HEK293, soit de cellules E. coli. Les antigènes sont exprimés avec une variété de marqueurs, y compris His, Fc humain, Fc de souris et His et le marqueur Avi, qui peuvent répondre aux besoins des dosages LFA, des dosages SPR et du développement ELISA.

Comment ACROBiosystems produit-il la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 à l'état trimérique?

Nous avons tout mis en œuvre pour fournir des produits de qualité à nos clients et aider à lutter contre le COVID-19, y compris la vérification de l'état trimérique de notre produit de protéine Spike ECD, la production de protéine de pointe biotinylée, l'optimisation de la construction d'expression pour Spike Protein RBD, la production de Mutant Spike S1 et RBD Protein, et Nucleocapsid Protein de type sauvage à partir de cellules HEK293 et, enfin, développement d'anticorps anti-SARS-CoV-2.

La protéine de pointe du SRAS-CoV-2 est une glycoprotéine transmembranaire clé qui forme des homotrimères faisant saillie de la surface virale, et qui interviennent dans l'attachement des cellules hôtes et l'entrée dans les cellules. Il a été rapporté que le SRAS-CoV-2S et le SRAS-CoV-S partagent le même récepteur fonctionnel de cellule hôte, qui est une enzyme de conversion de l'angiotensine 2, ou S2.

La protéine de pointe contient 1 273 acides aminés et elle peut être clivée en sous-unités S1 et S2. Les sous-unités S1 sont responsables de la liaison au récepteur de la cellule hôte. Ils se composent du domaine N-terminal, ou NTD, et du domaine de liaison au récepteur, ou RBD. Les sous-unités S2 médient la fusion des membranes virales et cellulaires, qui contiennent le peptide de fusion, l'heptade répétée 1 et l'hélice centrale. Au contraire, le domaine extracellulaire de la protéine de pointe, y compris les sous-unités S1 et S2, et la RBD ont été largement utilisés dans le développement de tests sérologiques.

L'état trimérique de la protéine Spike est nécessaire pour développer un kit de test sérologique pour COVID-19. Le NIH a publié un article décrivant le développement de tests ELISA pour les enquêtes sérologiques de la pandémie SARS-CoV-2, et dans cet article, la structure trimérique de la protéine SARS-CoV-2 Spike a d'abord été vérifiée par chromatographie d'exclusion de taille analytique et électron de transmission microscopie, puis déployé dans le test ELISA.

Pour produire la protéine Spike trimère et maintenir son intégrité, nous avons introduit une substitution GSAS au niveau du site de clivage de fusion S1 / S2. Un domaine de trimérisation a été introduit en amont de la région transmembranaire prédite pour faciliter la formation de trimère de la protéine Spike. Nous avons lancé deux produits de protéine trimère Spike, dont la protéine trimère Spike de la version originale de SARS-CoV-2 et la protéine trimère Spike sera la mutation D614G de la séquence, qui commence à devenir populaire en Europe et en Amérique du Nord.

Comment avez-vous produit les trimères de protéines Spike recombinantes?

ACROBiosystems a utilisé sa plateforme exclusive d'expression cellulaire HEK293 pour produire notre trimère de protéine Spike recombinante. La pureté de cette protéine est supérieure à 90% en SDS-PAGE et la protéine migre à environ 200 kDa, réduisant les conditions dues à la glycosylation. Puisque la pureté de SDS-PAGE peut maintenant être utilisée pour confirmer l'homogénéité de la protéine, nous avons réalisé SEC-MALS pour montrer que la protéine S trimère est pure à plus de 80% et a un poids moléculaire d'environ 520 à 620 kDa.

Pour caractériser davantage la bioactivité de la protéine Spike, nous avons utilisé la résonance plasmatique de surface pour mesurer la capacité de liaison entre le trimère de pointe et son récepteur hôte, S2. La constante de dissociation est d'environ 35 mM, ce qui est cohérent avec l'affinité de liaison dans l'article de rapport.

Nous avons été la première société à fournir l'électromicrographie colorée négativement pour notre protéine trimère Spike, et les résultats ont montré que les particules trimériques bien pliées de l'anti-protéine SARS-CoV-2 sont similaires en taille et en apparence à celles du SARS-CoV- précédemment caractérisées. 2 trimestres.

Nous avons également effectué SEC-MALS pour comparer notre produit protéique SARS-Cov-2 Spike avec la protéine proposée par d'autres fournisseurs. Contrairement au produit de protéine de pointe trimérique d'ACRO, qui a une confirmation de pureté de 97%, les protéines de pointe proposées par d'autres fournisseurs sont sous des formes à haut polymère, avec un poids moléculaire d'environ 4500 kDa.

Pouvez-vous nous parler des méthodes de production de la protéine de pointe biotinylée d’ACROBiosystems?

Outre les produits antigéniques non conjugués utilisés dans les tests sérologiques, l'antigène recombinant biotinylé SARS-CoV-2 est également utilisé dans les produits commerciaux d'immunoessai chimioluminescent.

Le 29 mai^e, Siemens Healthineers Diagnostics a reçu l'autorisation d'utilisation d'urgence de la FDA pour son test d'anticorps total SARS-CoV-2. Le test d'anticorps total a démontré une sensibilité de 100% et une spécificité de 99,8% dans l'identification des anticorps anti-SARS-CoV-2. L'antigène utilisé dans le test d'anticorps est un antigène recombinant SARS-CoV-2 biotinylé, qui se lie aux microparticules recouvertes de streptavidine et capture les anticorps anti-SARS-CoV-2 dans l'échantillon.

ACROBiosystems a développé une collection exclusive de protéines SARS-CoV-2 Spike biotinylées pré-marquées et validées expérimentalement. Ces produits sont fabriqués à l'aide de la technologie AviTag, qui introduit un peptide unique de 15 acides aminés (AviTag) dans la protéine recombinante pendant la construction du vecteur d'expression. La lysine unique résidant dans l'AviTag est biotinylée, mais ils l'appellent ligates de biotine – la biotinylation ne se produit que sur le résidu lysine en un seul point d'AviTag. L'orientation de la protéine est uniforme lorsqu'elle est immobilisée sur la surface revêtue de streptavidine.

Nous avons lancé trois produits associés au SARS-CoV-2 biotinylés, notamment la protéine trimère Spike, la protéine S1 et la protéine RBD. La protéine trimère biotinylée Spike avec mutation D614G et la protéine nucléocapside biotinylée seront lancées prochainement.

Comment ACROBiosystems a-t-il amélioré les performances de la protéine de nucléocapside dans le développement de vos tests?

La protéine de nucléocapside participe au package d'ARN et à la libération des particules virales. Par conséquent, il s'agit d'un antigène important pour le coronavirus et il est fréquemment utilisé dans les tests sérologiques. La protéine SARS-CoV-2 N contient deux domaines distincts de liaison à l'ARN, le domaine N-terminal (NTD) et le domaine C-terminal (CTV). Ceux-ci sont liés par une région de liaison mal structurée (LKR).

Cependant, le point isoélectrique élevé et l'oligomérisation de la protéine N rendent difficile la modification via l'or colloïdal dans le développement des tests LFA. ACROBiosystems a essayé plusieurs méthodes pour augmenter les performances de la protéine N dans le développement de tests LFA; par exemple, nous avons optimisé les constructions d'expression et criblé le système d'expression pour la protéine N.

Enfin, nous avons constaté que la protéine N complète produite dans les cellules HEK293 fonctionne bien dans la modification de l'or colloïdal et augmente la spécificité par rapport à la protéine N exprimée à partir de cellules procaryotes. Ce produit est une protéine très populaire dans notre portefeuille de produits.

Comment les antigènes biotinylés du SARS-CoV-2 d’ACRO sont-ils utilisés pour détecter les titres d’anticorps indécents des vaccins?

Un article publié par Pfizer et BioNTech a rapporté les résultats de l'étude de phase un de leur vaccin ARM, BNT162B1. Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé la protéine RBD SARS-CoV-2 biotinylée ACROBiosystems pour détecter la liaison RBD des concentrations d'IgG provenant de receveurs de doses de 10 ou 30 microgrammes.

Il a montré que les concentrations d'IgG se liant à la RBD étaient détectées 21 jours après la première dose, et augmentaient considérablement sept jours après la deuxième dose administrée le 21ème jour. huit fois ou environ 50 fois celui du panel de sérum convalescent GMC, ce qui signifie que le candidat vaccin a développé une réponse immunitaire robuste au SRAS-CoV-2.

Récemment, un article publié par le NIH a démontré que différentes constructions RBD ont des signaux différents lorsqu'elles sont utilisées pour développer un test ELISA sérologique. Les constructions RBD de Krammer Lab au Mont Sinaï et du Ragon Institute ont été comparées, et il a été découvert que la construction de Ragon Institute présentait un signal plus fort avec un anticorps RBD recombinant.

ACRO a également travaillé dur sur l'optimisation de nos constructions d'expression RBD. Nous avons testé des dizaines de constructions différentes et nous en avons trouvé plusieurs qui peuvent être utilisées dans le développement de tests sérologiques, ce qui peut augmenter la sensibilité du test tout en conservant sa spécificité.

Comment les produits d'ACROBiosystems liés au SRAS-CoV-2 peuvent être appliqués dans le développement et l'évaluation du vaccin COVID-19?

ACROBiosystems a lancé une série de produits liés au SRAS-CoV-2 qui peuvent être utilisés pour accélérer le développement des vaccins COVID-19. Dans l'évaluation de l'immunogénicité des vaccins candidats, le trimère du SRAS-CoV-2 S et la protéine RBD sont généralement utilisés en ELISA pour mesurer le titre d'anticorps induit par les vaccins. Les produits d'antigène SARS-CoV-2 et les kits de détection des titres d'anticorps d'ACROBiosystems conviennent à cette application et certains des pionniers du vaccin COVID-19 ont déjà utilisé ces produits pour faire progresser leurs vaccins dans les essais cliniques. De plus, la capacité des anticorps neutralisants à bloquer la liaison entre SARS-CoV-2 RBD et ACE2 humain est souvent mesurée pour indiquer l'inhibition potentielle de l'entrée du virus dans les cellules hôtes, car la neutralisation des réponses anticorps est cruciale pour l'efficacité protectrice des vaccins. Le kit de dosage sérologique de la protéine RBD / ACE2 d'ACROBiosystems et du titre d'anticorps neutralisant anti-SARS-CoV-2 peut être utilisé pour détecter le pouvoir neutralisant des anticorps dans l'échantillon. Dans le processus de production d'un vaccin à virus inactivé, la teneur en antigène doit être vérifiée pour s'assurer que l'antigène est intact dans l'étape d'inactivation du virus et que le vaccin est toujours capable d'induire une réponse immunitaire puissante. Les anticorps anti-protéine S d'ACROBiosystems peuvent être utilisés pour détecter l'antigène dans le vaccin et un kit ELISA de détection d'antigène est également développé pour rendre cette étape plus facile et plus rapide.

Quelle a été l’approche d’ACROBiosystems pour gérer les protéines mutantes Spike S1 et RBD?

L'ACRO a remarqué que plusieurs mutants RBD ont été signalés dans certaines souches de SARS-CoV-2, nous avons donc généré des produits protéiques mutants pour caractériser les différences entre les RBD de type sauvage et mutants. ELISA et ses résultats SPR ont montré que les mutants RBD combinaient ces deux avec une affinité deux à six fois plus élevée par rapport au RBD de type sauvage. Ces RBD mutants peuvent être utilisés pour tester la capacité de neutralisation des anticorps anti-SARS-CoV-2, excluant la possibilité qu'une RBD mutante rende la protéine méconnaissable pour l'anticorps. Nous avons testé la capacité de liaison de nos anticorps anti-SARS-CoV-2 et des mutants RBD, et ces anticorps ont tous montré une affinité de liaison similaire avec les mutants RBD et un RBD de type sauvage dans le test SPR.

Les anticorps peuvent effectivement inhiber l'interaction entre RBD et HT, et cette étude a indiqué cela en utilisant des mutants RBD développés par ACROBiosystems. Nous avons utilisé des réactifs de recherche complets pour vérifier des anticorps neutralisants à large spectre contre différents brins de SRAS-CoV-2, ainsi que pour développer des protéines S1 avec une mutation du gène D-6-14.

À propos du Dr Jiang:

Le Dr Yinan Jiang est directeur du développement de produits chez ACROBiosystems Inc. Le Dr Jiang est un expert des études structurelles des complexes protéiques impliqués dans l'interaction virus-hôte. Ses recherches portent sur l'élucidation du mécanisme moléculaire de l'entrée des cellules virales et de l'évasion immunitaire virale, y compris les coronavirus et les virus grippaux. Il a publié des articles de recherche dans des revues de haut niveau telles que Cell Research et Protein Cell.

Le Dr Jiang travaille actuellement en tant que directeur du développement de produits chez ACROBiosyterms. Il est en charge du développement des protéines et des kits antigéniques du SRAS-CoV-2 pour la recherche.

Le Dr Jiang a obtenu son baccalauréat en biochimie de l'Université de Jilin et a terminé son doctorat. études en biologie structurale à l'Université Tsinghua.