Avec l’émergence du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) à Wuhan, en Chine, la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a commencé. En un peu plus d’un an, le virus a causé plus de 109 cent millions d’infections documentées et fait plus de 2,4 millions de morts. Une nouvelle pré-impression sur le bioRxiv* Le serveur décrit le développement d’un vaccin candidat vivant atténué pour contrer cette menace croissante.
Sommaire
Le pathogène
Le SRAS-CoV-2 est principalement un pathogène respiratoire appartenant au genre Betacoronavirus des coronavirus. Ces virus ont des génomes d’ARN particulièrement grands, d’une taille d’environ 30 kb, avec de multiples cadres de lecture ouverts qui codent pour deux grandes polyprotéines et quatre protéines structurales. Les polyprotéines, appelées cadres de lecture ouverts (ORF), sont clivées en 16 protéines non structurales (NSP) par les protéases NSP3 et NSP5.
L’antigène de pointe est l’un des quatre antigènes structuraux qui médie l’attachement du virus et son entrée dans la cellule hôte cible. Il se lie au récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (ACE2) via son domaine de liaison au récepteur (RBD). Par conséquent, on s’attend à ce que les anticorps RBD neutralisent l’infection virale, et la plupart des vaccins candidats se concentrent aujourd’hui sur la production d’anticorps dirigés contre le pic ou la RBD.
Vaccins à virus vivants atténués
Les vaccins à virus vivant atténué (LAV) ont été un moyen fiable d’induire une immunité efficace à long terme contre divers agents pathogènes viraux spécifiques, tels que la polio et la rougeole. Ceux-ci sont développés en passant le pathogène dans des conditions hétérogènes.
Par exemple, la souche LAV contre la rougeole appelée AIK, utilisée pour la production de vaccins, a été produite par passage dans des lignées cellulaires de rein de mouton, puis dans des cellules d’embryon de poulet à 33 ° C. Cela lui permet de se répliquer à 35 ° C mais pas à 37 ° C ou 39 ° C. Ces souches sensibles à la température conviennent aux vaccins LAV.
Un résultat final est une forme affaiblie du virus qui ne peut pas se répliquer facilement dans les cellules humaines. Cela permet au virus de générer une réponse immunitaire mais pas d’établir une infection productive.
Mutants SARS-CoV-2 sensibles à la température
Dans l’étude actuelle, les chercheurs ont créé une bibliothèque de virus SARS-CoV-2 mutés au hasard à partir d’une souche B-1 obtenue à partir d’un isolat clinique.
Ils ont criblé les ~ 650 plaques virales résultantes pour identifier quatre mutants sensibles à la température (TS) du SARS-CoV-2. Les quatre souches TS ont provoqué des effets cytopathiques (CPE) à 32 ° C le troisième jour après l’infection (dpi) mais pas à 37 ° C.
Examinés individuellement à 32 ° C, 34 ° C ou 37 ° C, ils ont trouvé que l’une de ces souches, A50-18, avait un profil de réplication qui indiquait son aptitude à l’inoculation intranasale. Bien qu’il ait montré une réplication équivalente à la souche parentale B-1 à 33–35 ° C, aucun virus infectieux n’a été trouvé à 37 ° C, indiquant son incapacité à proliférer dans les poumons.
A50-18 contenait six mutations faux-sens dans NSP14 et les trois protéines structurales S, E et N. Contrairement aux trois autres souches TS, il n’avait pas la mutation NSP3 caractéristique associée à ce phénotype. Cette mutation est similaire à celle trouvée dans les souches TS d’un autre coronavirus, le virus de l’hépatite de la souris (MHV).
Au lieu de cela, la souche A50-18 s’est avérée devoir son phénotype TS aux mutations NSP14, dont trois sont rapportées ici pour la première fois.
NSP14 est impliqué dans la réplication du génome viral, participant à la formation de complexes avec d’autres NSP. L’une des mutations observées ici est la mutation G416S dans le domaine méthyltransférase du NSP. Une autre est la mutation G248V dans le domaine exo-ribonucléase. Cette dernière était la seule mutation à revenir à la forme de type sauvage dans les études sur les révertants. Cela rend probable qu’il s’agit d’une mutation clé dans le développement de la sensibilité à la température.
Les enzymes mutantes peuvent dépendre de la température dans leur activité. En variante, la structure de la NSP peut être modifiée par la température, empêchant la formation de complexes avec d’autres NSP et empêchant ainsi la réplication virale.
Pathogénicité réduite
Les études de pathogénicité ont montré que cette souche ne s’est pas répliquée chez les hamsters syriens, un modèle de SRAS-CoV-2 largement utilisé. Aucune perte de poids corporel n’a été observée chez les hamsters inoculés avec cette souche, vs une perte de 10% ou 20% chez les animaux qui ont reçu des doses faibles ou élevées de la souche parentale B-1, respectivement.
À l’examen pathologique, les poumons de hamsters infectés par la souche B-1 présentaient un œdème, des saignements et des lésions destructrices. Ceux inoculés avec la souche A50-18 n’avaient pas de lésions pulmonaires graves, en revanche.
Le titre viral dans les échantillons de lavage nasal était comparable avec les deux souches, mais les titres pulmonaires étaient 3 500 fois inférieurs chez les hamsters infectés par la souche A50-18. Ces découvertes ont indiqué une atténuation réussie de cette souche, entravant sa réplication dans les cellules pulmonaires.
Antigénicité conservée
Les chercheurs ont également découvert que la souche A50-18 pouvait être inoculée par voie intranasale à des hamsters syriens, les protégeant contre la réinfection par le virus de type sauvage B-1 après 21 jours.
Chez les hamsters non exposés, l’exposition au B-1 a entraîné une perte de poids significative. Cela n’a pas été observé avec les hamsters pré-infectés avec les souches B-1 ou A50-18. Ceci indique que la souche A50-18 atténuée induit toujours une immunité protectrice contre le virus de type sauvage.
Le titre d’anticorps neutralisant dans les sérums de hamsters infectés simulait était inférieur à 20 mais est passé à 160–640 après infection par la souche A50-18. Bien que considérablement inférieur au titre de 640–5120 obtenu avec le virus de type sauvage B-1, ce titre s’est avéré suffisant pour empêcher la réinfection des hamsters syriens.
Quelles sont les implications?
L’étude rapporte la souche A50-18 de SARS-CoV-2 comme candidat potentiel de LAV. Lorsqu’il a été testé contre un modèle de hamster syrien, il s’est avéré incapable de produire des lésions pulmonaires ou une perte de poids, contrairement au virus de type sauvage. Lorsqu’il était exposé à la souche A50-18 initialement, l’animal était protégé contre la maladie induite par le virus de type sauvage.
Le phénotype de l’A50-18 ressemble à celui de la souche rougeole AIK et des autres LAV déjà approuvés pour une utilisation clinique. Malgré le risque de revenir à la forme de type sauvage pathogène, les LAV offrent les avantages intéressants d’induire une immunité durable et robuste similaire à celle qui suit une infection naturelle.
De plus, leur capacité à induire une immunité muqueuse via l’IgA dans les sécrétions muqueuses indique son potentiel élevé de protection contre le SRAS-CoV-2, qui se transmet par la cavité nasale, avec sa forte expression ACE2. Il induit également une immunité spécifique des lymphocytes T.
Une étude plus approfondie est nécessaire pour comprendre le potentiel de cette souche à revenir et si la prolifération intranasale de cette souche pourrait entraîner des complications neurologiques, similaires à celles des patients COVID-19.
Ces résultats suggèrent que le A50-18 pourrait être un nouveau candidat vaccin vivant atténué pour la prévention du COVID-19. »
*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.