Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), l’agent pathogène responsable de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), s’est propagé à plus de 58,8 millions dans le monde et a causé plus de 1,3 million de décès. La précipitation pour développer des vaccins sûrs et efficaces pour empêcher la propagation continue du SRAS-CoV-2 approche de la ligne d’arrivée alors que plusieurs candidats prometteurs attendent l’approbation de l’organisme de réglementation pour une distribution et une utilisation à grande échelle.
Une équipe de chercheurs des États-Unis et de Chine a conçu un domaine de liaison au récepteur (RBD) qui, selon eux, améliore l’immunogénicité des vaccins multivalents contre le SRAS-CoV-2. Leur étude, publiée le bioRxiv* en novembre 2020, pourrait aider à faire progresser des candidats vaccins contre le SRAS-CoV-2 encore plus efficaces à l’avenir.
Sommaire
La protéine de pointe contre la RBD
La protéine de pointe du SARS-CoV-2 est essentielle pour la médiation de l’entrée virale dans la cellule hôte cible par sa liaison au récepteur de la cellule hôte, l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2). Le pic, ou protéine S, se lie au récepteur via la RBD, qui a une longueur d’environ 200 résidus. Il est composé de deux domaines, S1 et S2. Le premier concerne la liaison au récepteur, tandis que le second intervient dans la fusion et l’entrée virales.
Protéine de pointe du nouveau coronavirus SARS-CoV-2. Impression 3D d’une protéine de pointe de SARS-CoV-2 – également connue sous le nom de 2019-nCoV, le virus responsable du COVID-19 – devant une impression 3D d’une particule virale du SRAS-CoV-2. La protéine de pointe (premier plan) permet au virus d’entrer et d’infecter les cellules humaines. Sur le modèle du virus, la surface du virus (en bleu) est recouverte de protéines de pointe (en rouge) qui permettent au virus d’entrer et d’infecter les cellules humaines. Pour plus d’informations, visitez le NIH 3D Print Exchange à 3dprint.nih.gov. Crédit: NIH. Crédit d’image: NIAID / Flickr
La nature exposée de la protéine S et le fait que sa liaison peut être inhibée par des anticorps neutralisants spécifiques en font l’une des cibles majeures des vaccins COVID-19. Il est souvent utilisé à l’état trimérique, après stabilisation, typiquement en ajoutant une paire de résidus proline (S-2P).
Des études immunologiques montrent que la RBD est le principal épitope neutralisant du virus et, à ce titre, le souligne comme une cible clé pour tout vaccin COVID-19. Bien que le RBD fasse partie de la sous-unité S1, il est également exprimé et plié indépendamment, avec sa propre structure et fonction distinctes. Dans le RBD se trouve une région variable appelée motif de liaison au récepteur (RBM), qui est le site de liaison ACE2 réel. La RBD présente des avantages importants par rapport à la protéine S.
Il devrait théoriquement être plus facile de produire un vaccin contre ce virus que de nombreux autres pour les raisons suivantes. Premièrement, le génome est très volumineux et est protégé contre les mutations par un système de relecture efficace, rendant les variations lentes à émerger. En fait, le RBD a connu peu de mutations au cours de la pandémie actuelle.
Deuxièmement, la transmission du virus est rapide, avant même que la réponse immunitaire de l’hôte n’entre en jeu. En fait, la RBD est exposée, malgré son rôle clé dans l’infection de la cellule hôte. En conséquence, presque tous les épitopes RBD exposés sont neutralisants par rapport à une proportion beaucoup plus faible d’épitopes sur la protéine S native. Cela signifie que presque tous les anticorps provoqués par le RBD seront neutralisants.
Troisièmement, le RBD est compact et stable, ce qui permet d’appliquer de multiples méthodes de fabrication de vaccins rentables. Des vecteurs viraux ou de l’ARNm peuvent être utilisés pour la production.
L’utilisation de RBD dans un vaccin réduira également le risque de mimétisme moléculaire et de maladie auto-immune subséquente, ainsi que l’augmentation dépendante des anticorps de la maladie, en raison du nombre moins élevé d’épitopes dans l’ensemble (ainsi que d’épitopes linéaires ou conformationnels). Cela limitera la possibilité d’effets secondaires et permettra de plus petites doses de vaccin. La faible proportion d’épitopes leurres (responsables de la liaison des anticorps non neutralisants) augmente son immunogénicité et sa capacité neutralisante.
Dans la présente étude, les chercheurs ont confirmé que le SRAS-CoV-2 RBD déclenche une puissante réponse neutralisante sous la forme d’anticorps qui empêchent la protéine S de se lier au récepteur ACE2. Cependant, ces anticorps ne provoquent pas d’EAD.
L’utilisation de protéines porteuses
Si plusieurs antigènes sont présentés dans un vaccin, en fusionnant l’antigène à une protéine porteuse multivalente telle que la protéine H. pylori ferritin 24-mer, l’immunogénicité est beaucoup plus élevée par rapport aux dimères ou trimères. Ce processus, encore une fois, est beaucoup plus facile avec la petite RBD qu’avec la protéine S trimérique pleine longueur.
Les chercheurs ont observé que l’utilisation de l’une des deux protéines porteuses, conjuguée à la RBD native, avec un adjuvant puissant, augmentait la puissance des réponses neutralisantes dans une expérience sur les rongeurs, par rapport à l’utilisation d’un ectodomaine de protéine S stabilisé après son conjugaison aux mêmes porteurs. Cependant, la RBD est mal exprimée par elle-même ou en conjugaison avec une protéine porteuse, ce qui la rend inappropriée comme antigène de vaccin.
Glycosylation de la RBD
Les chercheurs décrivent la modification de la RBD native par l’introduction de quatre nouveaux sites de glycosylation. Cette RBD glycosylée (gRBD) a été exprimée beaucoup plus efficacement, ont-ils trouvé. De manière inattendue, il a également montré la capacité d’induire une plus grande capacité de neutralisation.
Cela pourrait être dû au fait que les glycanes améliorent le repliement ou la solubilité de la RBD, ou masquent des épitopes immunodominants qui provoquent des anticorps non neutralisants.
La gRBD agit également comme une protéine hautement immunogène par rapport à la RBD de type sauvage lorsqu’elle est utilisée dans un vaccin à sous-unité protéique. Le gRBD pourrait être conjugué avec l’une quelconque des cinq protéines porteuses multivalentes pour l’expression en tant qu’antigène de vaccin à ADN. Sous cette forme, il était associé à une capacité de neutralisation encore plus puissante, comparée au RBD natif ou au S-2P. le H. pylori La protéine ferritine 24-mer a montré la capacité de susciter les anticorps neutralisants les plus puissants, parmi les protéines porteuses testées. Cela pourrait être dû à la multivalence, à son expression plus élevée et à la présence d’épitopes pour les cellules T.
Les glycanes RBD SARS-CoV-2 modifiés améliorent l’expression des protéines de fusion RBD multivalentes. Vues de la RBD (A) dans le contexte de la protéine SARS-CoV-2 S dans la conformation ouverte one-up, avec la région de liaison ACE2 (rouge) vers le haut et (B) liée au récepteur ACE2, avec le Région de liaison RBD ACE2 tournée vers le bas. Le bleu indique des résidus de surface qui ne sont ni occlus dans la conformation fermée (indiquée par le jaune) ni faisant partie de l’interface ACE2 (rouge). Le vert indique les résidus dont la mutation crée un nouveau motif de N-glycoslylation. (C) La séquence de la RBD modifiée portant quatre nouveaux motifs de glycosylation (gRBD) est montrée. La numérotation indique le résidu de protéine S. Les motifs de glycosylation (2 natifs et 4 modifiés) sont soulignés. La coloration est telle que décrite en (B).
Conclusion
Les chercheurs concluent: «Nos données suggèrent que les antigènes multivalents de la gRBD peuvent réduire les coûts et les doses, et améliorer l’immunogénicité, de toutes les principales classes de vaccins contre le SRAS-CoV-2.»
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
Une étude de Penn State examine comment les télomères d'une personne sont affectés par la restriction calorique