Dans une étude récente publiée dans le Microbiologie naturelle Journal, les chercheurs ont généré six anticorps monoclonaux humains (mAbs) qui ont empêché l’infection par tous les sarbecovirus humains de liaison à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) testés, y compris le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) et ses variantes, Delta et Omicron .
Ils ont ciblé l’épitope hACE2 qui se lie à la glycoprotéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 plutôt que de cibler la protéine S, que tous les mAb thérapeutiques précédents pour le SRAS-CoV-2 ont ciblé.
Étude: Prophylaxie du pan-sarbecovirus avec des anticorps monoclonaux humains anti-ACE2. Crédit d’image : paulista/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
L’émergence de nouvelles variantes du SARS-CoV-2, en particulier les sous-lignées Omicron, a rendu obsolètes tous les mAb thérapeutiques ciblant le SARS-CoV-2 S.
Toute nouvelle thérapie mAb ciblant S aura également probablement une utilité limitée car le SRAS-CoV-2 continuera à s’adapter aux anticorps humains. Idéalement, les mAb développés en prévision de futures pandémies causées par les sarbecovirus devraient être résistants aux mutations qui surviennent en eux.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé des mAb de liaison hACE2 qui bloquaient l’infection par les pseudotypes de tous les sarbecovirus testés à des puissances correspondant au SRAS-CoV-2 S ciblant les mAb thérapeutiques. L’affinité obligatoire de ces mAbs à hACE2 était dans la gamme nanomolaire à picomolaire.
Pour développer ces mAb, les chercheurs ont utilisé les souches de souris KP et Av AlivaMab qui génèrent respectivement une chaîne légère humaine Kappa (κ) et des chaînes légères Kappa (κ) et Lambda (λ).
Ils ont immunisé ces souris avec des domaines extracellulaires hACE2 recombinants monomères et dimères. La fusion à la fraction cristallisable (Fc) de l’immunoglobuline humaine G1 (IgG1) les a rendues dimères.
En outre, l’équipe a généré des hybridomes à partir de souris à l’aide de sérums inhibant les virus pseudotypés SARS-CoV-2. Ils ont utilisé un dosage immuno-enzymatique (ELISA) pour cribler les surnageants d’hybridomes pour les mAbs se liant au hACE2.
En outre, les chercheurs ont testé la capacité des six mAb les plus puissants à inhiber l’infection pseudotypée Wuhan-hu-1 S dans les cellules cibles Huh-7.5.
L’équipe a purifié des mAb chimériques à partir des surnageants de culture d’hybridomes et a utilisé un test de pseudotype SARS-CoV-2 pour reconfirmer leur activité antivirale. Ils ont également séquencé les régions variables Fab humaines, VH et VL.
L’équipe a cloné VH et VL domaines des six mAb chimériques humains-souris les plus puissants dans un vecteur d’expression d’IgG1 humain pour générer des mAb anti-hACE2 entièrement humains.
Ils ont utilisé la microscopie cryoélectronique à une seule particule (cryo-EM) pour délimiter la base structurelle d’une large neutralisation des mAb anti-hACE2.
Plus précisément, ils ont déterminé la structure du hACE2 soluble lié au fragment de liaison à l’antigène (Fab) de 05B04, l’un des mAb les plus puissants non affecté par les variations naturelles de l’ACE2 humain.
Enfin, les chercheurs ont testé ces mAbs hACE2 dans un modèle animal et ont déterminé leur comportement pharmacocinétique.
Résultats
Les chercheurs ont identifié 82 hybridomes exprimant des mAb se liant à hACE2, dont ils ont sélectionné dix en fonction de leur capacité à inhiber l’infection virale pseudotypée des cellules Huh-7.5.
Ces dix mAb étaient 1C9H1, 4A12A4, 05B04, 2C12H3, 2F6A6, 2G7A1, 05D06, 05E10, 05G01 et 05H02. Quatre des cinq mAb des souris KP AlivaMab, à savoir 05B04, 05E10, 05G01 et 05D06, partageaient des régions déterminant la complémentarité (CDR) identiques. À l’inverse, les mAb dérivés de souris AV AlivaMab étaient divers.
Alors que l’inhibition allostérique de l’activité hACE2 par les mAbs était théoriquement faisable, une telle inhibition ne s’est pas produite.
En outre, les mAb anti-hACE2 n’ont pas affecté l’internalisation ou le recyclage de hACE2, ce qui suggère que les mAb anti-hACE2 subiraient peu probablement une clairance accélérée de la circulation en fonction de la cible pendant in vivo utiliser.
Ces deux résultats ont confirmé que ces mAb n’auraient pas d’effets secondaires nocifs en fonction de leur spécificité de cible.
De plus, les mAb anti-hACE2 ont montré une pharmacocinétique favorable et aucun effet néfaste sur les souris hACE2 knock-in. Lorsqu’ils sont utilisés à titre prophylactique chez des souris hACE2 knock-in, ces mAb confèrent une protection quasi stérilisante contre l’infection pulmonaire par le SRAS-CoV-2.
De plus, ils présentaient une barrière génétique élevée à l’acquisition de la résistance par le SARS-CoV-2.
Les six mAb anti-hACE2 ont également inhibé l’infection par les variants pseudotypés du SRAS-CoV-2, Delta et Omicron, avec une puissance similaire, c’est-à-dire une concentration inhibitrice à moitié maximale (IC50) valeurs comprises entre 8,2 ng ml−1 et 197 ng ml−1.
Une structure cryo-EM du complexe 05B04-hACE2 à une résolution de 3,3 Å a révélé un Fab 05B04 lié aux hélices N-terminales de hACE2.
Inhibition médiée par 05B04 des sarbecovirus se liant à l’ACE2 par mimétisme moléculaire des interactions du domaine de liaison au récepteur (RBD) du SARS-CoV-2, fournissant une affinité de liaison élevée à hACE2 malgré la plus petite empreinte de liaison sur hACE2.
Aucun des quatre mAb les plus puissants n’a affecté l’activité enzymatique du hACE2 ou n’a induit l’internalisation du hACE2 localisé à la surface de la cellule hôte. Ainsi, sur la base de leur spécificité de cible, ces mAbs n’auront pas d’effets secondaires délétères.
Bien que ces anticorps anti-ACE2 puissent inhiber efficacement l’infection par le sarbecovirus chez l’homme, le fait que les anticorps ciblent une molécule de récepteur hôte plutôt que la protéine S du SRAS-CoV-2 nécessitera leurs tests en termes de sécurité, d’efficacité et de comportement pharmacologique chez le primate modèles avant les essais cliniques humains.
conclusion
Le SRAS-CoV-2 pourrait évoluer et commencer à utiliser des récepteurs autres que l’ACE2, créant un autre obstacle génétique à surmonter pour les chercheurs travaillant sur le développement de thérapies contre le SRAS-CoV-2.
Cependant, les mAb anti-hACE2 humains conçus dans cette étude ont montré une ampleur et une puissance exceptionnelles pour inhiber l’infection par les sarbecovirus utilisant hACE2.
Ainsi, ils représentent une prophylaxie et un traitement à long terme et « résistants à la résistance » pour le SRAS-CoV-2, même pour les futures épidémies de coronavirus de type SRAS.
De plus, ces mAb pourraient s’avérer particulièrement utiles pour les patients sensibles comme ceux qui souffrent d’immunodéficience et chez qui l’immunité protectrice induite par le vaccin est impossible ou difficile à atteindre.
