Dans une étude récente publiée dans le iScience journal, les chercheurs ont évalué les cibles potentielles du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Des milliers d’essais cliniques enregistrés dans le monde s’efforcent de développer une méthode thérapeutique sûre et efficace pour traiter la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Malgré ces efforts, il est de la plus haute urgence de déterminer des cibles anti-SRAS-CoV-2 efficaces supplémentaires pour développer des médicaments qui ciblent directement ou indirectement le virus.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont appliqué l’identification de la létalité synthétique cliniquement pertinente (ISLE) à une cohorte comprenant in vivo et in vitro Ensembles de données de séquençage de l’acide ribonucléique (ARN) du SRAS-CoV-2 afin d’identifier les cibles antivirales en tant que létalité synthétique (SL) ou létalité de dose synthétique (SDL).
L’équipe a recensé les gènes de cellule hôte qui ont montré des changements dans l’expression après l’infection SARS-CoV-2 en obtenant et en analysant des ensembles de données transcriptomiques multiples comprenant des infections SARS-CoV-2. Ces ensembles de données comprenaient des données de séquençage d’ARN en vrac de in vitro échantillons obtenus à partir de cellules Vero E6 et de cellules humaines A549-angiotensin-converting enzyme-2 (ACE-2) et in vivo échantillons prélevés sur des écouvillons nasopharyngés de patients COVID-19. L’équipe a également utilisé des données de séquençage d’ARN unicellulaire liées à des échantillons bronchiques et nasopharyngés pour mener in vivo une analyse.
Les gènes différentiellement exprimés (DE) identifiés dans les échantillons infectés par le SRAS-CoV-2 ont été comparés à ceux des échantillons témoins correspondants négatifs au virus. L’analyse DE a été effectuée uniquement dans les cellules épithéliales pour les ensembles de données unicellulaires, ce qui était l’objectif principal de la stratégie antivirale basée sur SL/SDL.
L’équipe a également évalué les partenaires SL/SDL des gènes DE identifiés car ils constituent des cibles potentielles pour les activités antivirales qui peuvent altérer sélectivement les cellules hôtes infectées et ainsi limiter leur capacité proliférative. L’algorithme ISLE a été appliqué pour prédire les partenaires SL des gènes DE qui ont été régulés à la baisse après l’infection par le SRAS-CoV-2, tandis que les gènes régulés à la hausse ont été prédits par une version modifiée de l’ISLE.
En outre, l’équipe a obtenu des données de deux répétitions palindromiques courtes régulièrement espacées groupées publiées (CRISPR) et des écrans génétiques de la protéine-9 (Cas9) associée à CRISPR qui ont déterminé les gènes hôtes qui ont modulé la réplication du SRAS-CoV-2. Celles-ci comprenaient des criblages dans la lignée cellulaire Vero E6 et la lignée cellulaire humaine A549 à deux multiplicités d’infections (MOI) distinctes.
Résultats
Les résultats de l’étude ont montré qu’une variation a été trouvée dans les gènes DE identifiés dans les ensembles de données infectés par le SRAS-CoV-2 et correspondants virus-négatifs. Cependant, l’équipe a également remarqué des similitudes globales par paires plus élevées qu’aléatoires, car un faible rapport de cotes de 2,7 a été trouvé parmi les in vitro Ensemble de données cellulaires A549 et in vivo échantillons de séquençage d’ARN alors que l’odd ratio le plus élevé de 12,4 a été trouvé entre les in vivo échantillons unicellulaires et les in vivo écouvillons en vrac. Une analyse d’enrichissement des voies des gènes DE a montré que si ces gènes variaient selon les différents ensembles de données, ils étaient enrichis pour fonctionner dans des voies similaires.
Les partenaires SL/SDL reconnus dans les ensembles de données présentaient des similitudes plus élevées que celles affichées par les gènes DE. En particulier, un chevauchement a été observé parmi les partenaires SL/SDL à travers l’ensemble de données cellulaires A549 et le in vivo Échantillons de séquençage d’ARN qui étaient supérieurs au chevauchement trouvé entre leurs gènes DE associés. Cela a indiqué que les gènes DE qui ont été identifiés dans les ensembles de données cellulaires étaient susceptibles d’être fonctionnellement similaires, entraînant ainsi une plus grande chance d’induire des interactions SL/SDL avec les mêmes gènes DE.
L’équipe a découvert que les 454 cibles basées sur SL/SDL prédites étaient considérablement enrichies pour les protéines hôtes qui interagissaient avec les protéines virales du SRAS-CoV-2. Cela a indiqué que ces cibles prévues étaient cruciales pour la biologie et l’infection du SRAS-CoV-2. Sur les 454 cibles, 140 gènes ont montré une activité significative dans la réduction de la viabilité cellulaire. Ces 140 cibles comprenaient des gènes inhibés par des médicaments disponibles tels que la warfarine et le dicoumarol, qui ciblent le gène VKORC1.
L’analyse des 140 cibles a montré l’enrichissement des voies, y compris les réponses au stress, les processus du cycle cellulaire, les processus de réparation des cassures de l’acide désoxyribonucléique (ADN), les transcriptions de l’ARN polymérase II et les processus métaboliques de l’ARN. De plus, les gènes DE ont montré un enrichissement par rapport à des voies telles que la cascade du complément, les processus immunitaires innés, le transport des canaux ioniques, la signalisation des cytokines, la dégranulation des neutrophiles et la signalisation des interférons. L’analyse de l’enrichissement des voies basée sur des paires appariées a également montré plusieurs interactions SL/SDL, notamment les communications cellule-cellule, la modification post-traductionnelle des protéines et le système immunitaire inné.
Un total de 26 cibles SL/SDL les mieux classées parmi les 140 cibles ont été sélectionnées pour une analyse supplémentaire. Ces cibles les mieux classées comprenaient VKORC1, un anticoagulant qui se lie au cadre de lecture ouvert (ORF) -7a du SARS-CoV-2 qui était ciblé par la warfarine ; MED8, un gène requis pour l’activation de la transcription ; et EIF4G1, connu pour sa fonction dans la croissance, la différenciation et la prolifération cellulaires.
Les découvertes d’étude ont montré une méthode synthétique d’inférence de létalité qui a prévu les objectifs SARS-CoV-2 en travers du génome viral. L’étude a fourni des cibles antivirales potentielles qui peuvent s’avérer cruciales dans le développement de nouvelles approches thérapeutiques contre le COVID-19.