L’axe principal de la recherche scientifique sur les thérapeutiques pour contrer la pandémie en cours de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) visait à identifier les médicaments et les anticorps qui peuvent agir contre l’entrée du virus causal, le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV -2), dans la cellule hôte.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs américains montre la présence d’anticorps protecteurs qui ciblent le domaine N-terminal (NTD) du pic au lieu du domaine de liaison au récepteur du pic (RBD).
L’équipe – du Vanderbilt Vaccine Center, de la faculté de médecine de l’Université de Washington, Saint-Louis et d’Integral Molecular – sur la pré-impression bioRxiv * serveur.
Protéine de pointe
L’entrée virale est médiée par la protéine de pointe du virus, qui se lie au récepteur de la cellule hôte, l’enzyme de conversion 2 de l’angiotensine (ACE2), via la RBD. Le pic est une glycoprotéine trimère avec deux sous-unités pour chaque protomère, le S1 et le S2. Le S1 contient le RBD et est responsable de la liaison de l’ACE2.
La sous-unité S2 assure la médiation de la fusion de la membrane virale-cellule et de l’entrée virale dans la cellule. La plupart des anticorps neutralisants ont donc ciblé le pic RBD.
Le génome de l’ARN et le transcriptome protéique du virus ont changé des milliers de fois, avec une moyenne de quatre mutations par acide aminé dans la protéine de pointe. Cela a suscité des inquiétudes quant à savoir si les variants viraux permettraient de s’échapper des anticorps neutralisants, dont la plupart se lient à la RBD. Certains scientifiques ont également signalé des anticorps monoclonaux (mAbs) qui se lient à des régions extérieures à la RBD.
Activité neutralisante
L’étude actuelle identifie la structure et les fonctionnalités de trois anticorps anti-NTD qui ont été sélectionnés à partir d’une bibliothèque d’environ 390 mAbs obtenus auprès d’individus qui s’étaient rétablis d’une infection naturelle par le SRAS-CoV-2. Deux des trois avaient un puissant pouvoir neutralisant. Ceux-ci ont été nommés COV2-2676 et COV2-2489.
Ils ont découvert que dans deux types de tests de neutralisation, un test de neutralisation de réduction de focalisation (FRNT) utilisant le virus vivant, et le second un test d’analyse cellulaire en temps réel (RTCA) qui utilisait le virus de la stomatite vésiculaire recombinant exprimant les pics de réplication ( VSV) pseudovirus. Ils ont constaté que les deux mAb étaient capables de neutraliser le virus de type sauvage dans le FRNT d’une manière dose-dépendante, la valeur inhibitrice demi-maximale (IC50) étant de 501 ou 199 ng / ml, respectivement. Dans le second, les deux ont neutralisé le pseudovirus avec une CI50 de 8 ou 56 ng / mL, respectivement.
Région de liaison commune
Les scientifiques ont identifié les épitopes qui liaient ces puissants anticorps neutralisants. Les deux se sont liés à un site antigénique distinct par rapport aux épitopes liés par des mAbs humains anti-RBD. Ces deux anticorps n’ont pas réussi à empêcher la liaison de RBD soluble dans ACE2. En fait, les deux anticorps se sont attachés à la NTD du pic dans la conformation «fermée» du trimère du pic. Ils sont en concurrence féroce les uns avec les autres en raison de l’épitope de liaison commun. Les deux sont des clonotypes indépendants, codés par le segment de gène variable de chaîne lourde IGHV-4-39 et IGHV1-69, respectivement. Leurs régions HCDR3 sont cependant assez différentes.
Reconnaissance des MTN du pic de SRAS-CoV-2
Les boucles lourdes de ces deux anticorps interagissent avec le pic NTD au niveau des boucles N3 et N5, respectivement, montrant qu’il s’agit d’une cible thérapeutique potentielle, et que les individus ayant une immunité acquise contre le virus produisent des anticorps ciblant cette région.
À l’aide de scans à l’alanine, les chercheurs ont également déterminé que les changements d’alanine uniques à plusieurs positions impliquées dans la liaison de ces mAbs n’altéraient pas la liaison d’un autre anticorps anti-NTD, COV2-2305, probablement parce que ces boucles contiennent les résidus de contact clés à des emplacements stratégiques. . En utilisant un test RTCA, ils ont trouvé des mutations d’échappement qui résistaient à la neutralisation par ces anticorps à des niveaux de 10 ou 100 μg / mL de COV2-2676 et COV2-2489, respectivement. Les mutations d’échappement se trouvaient dans la même région identifiée par l’analyse à l’alanine. Ainsi, les deux méthodes indiquent un site antigénique commun de liaison pour les deux anticorps, avec des epitopes différents dans cette région.
Liaison du pic aux cellules infectées
Ils ont découvert que ces mAbs se liaient avidement à des protéines de pointe à la surface des cellules infectées, avec une efficacité et une densité de liaison supérieures à celles des anticorps ciblant la RBD. Ils ont répété le FRNT sur plusieurs lignées cellulaires cultivées avec le virus. Ils ont cependant découvert que cette liaison varie selon le type de cellule, peut-être parce que les facteurs d’entrée et les récepteurs du virus diffèrent entre les différents types de cellules.
Ils ont également comparé les résultats de l’incubation des mAb avec le virus avant et après son absorption à la surface cellulaire. Ils ont découvert que l’utilisation de ces anticorps produisait une neutralisation puissante à la fois avant et après l’attachement au virus. Ces résultats suggèrent qu’ils pourraient être utilisés pour prévenir l’infection même après que le virus se soit attaché à la cellule.
La neutralisation n’a pas été observée avec ces mAb dans les cellules qui surexprimaient l’ACE2 et le TMPRSS2 humains, bien que les anticorps anti-RBD aient inhibé l’attachement du virus.
Formulaires pleine longueur ou F (ab ‘) 2 requis
Ces deux mAb étaient capables de neutraliser le virus uniquement sous la forme d’IgG pleine longueur ou de Fab divalent, mais les fragments Fab monovalents de l’un ou de l’autre étaient incapables de le neutraliser. En revanche, les Fab d’anticorps anti-RBD neutralisants puissants ont inhibé l’infection aussi efficacement que l’anticorps de pleine longueur.
Coloration négative Fab-Spike superposée EM. A) COV2-2676 avec mAb sur le dessus est la vue latérale 4A8 (gauche), mAb 4-8 (droite) et le bas est la vue de dessus de la même chose. B) COV2-2489 avec mAb sur le dessus est la vue latérale 4A8 (gauche), mAb 4-8 (droite) et le bas est vue de dessus de la même chose.
Les chercheurs émettent l’hypothèse, « Les plus grandes IgG ou F (ab ‘) 2 pourraient entraver stériquement les interactions fonctionnelles de la protéine S en entrée. Alternativement, la molécule Fab monovalente peut se lier avec une affinité trop faible au NTD pour empêcher l’entrée. »
Mécanisme à médiation Fc
Ces anticorps nécessitaient des fonctions induites par Fc intactes pour leur activité in vivo. Lorsque ces interactions ont été supprimées, les souris ont développé une plus grande perte de poids, la charge virale était plus élevée et l’inflammation pulmonaire était plus élevée.
Effet protecteur chez la souris
Les chercheurs ont découvert que ces mAb protégeaient les souris exprimant le récepteur ACE2 humain lorsqu’ils étaient administrés avant ou après une provocation virale. Les souris traitées n’ont pas montré de perte de poids, réduit la charge virale et réduit les taux de cytokines, similaires aux effets d’un anticorps anti-RBD.
Quelles sont les implications?
Les régions de la NTD sont reconnues par des anticorps neutralisants et protecteurs contre le SRAS-CoV-2 et pourraient fonctionner dans le cadre de cocktails d’anticorps pour minimiser la sélection de variants d’échappement ou la résistance aux variants naturels de la RBD à mesure qu’ils émergent.
Les chercheurs recommandent l’utilisation d’une combinaison d’anticorps ciblant le pic RBD et le NTD pour augmenter le niveau de protection, réduire le risque d’émergence de mutations d’échappement, malgré la puissance de neutralisation relativement plus faible offerte par les anticorps anti-NTD par rapport à la les anticorps anti-RBD neutralisants les plus puissants. Les vaccins peuvent également offrir l’immunité la plus durable s’ils sont développés contre plusieurs antigènes, plutôt que seulement contre le pic RBD.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas examinés par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
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