Le monde est toujours à l'ombre de la pandémie de COVID-19, causée par le SRAS-CoV-2, un bétacoronavirus qui se fixe à l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) pour pénétrer et infecter la cellule hôte humaine.
Maintenant, dans une nouvelle étude publiée sur le serveur de préimpression, bioRxiv* des chercheurs américains ont étudié une version soluble de l'ACE2 pour l'activité de neutralisation virale du SRAS-CoV-2.
Virus du SRAS-CoV-2 se liant aux récepteurs ACE-2 sur une cellule humaine, stade initial de l'infection au COVID-19, illustration 3D conceptuelle Crédit: Kateryna Kon / Shutterstock
Sommaire
L'importance d'ACE2
L'ACE2 est une enzyme que l'on trouve généralement dans l'épithélium nasal, dans l'épithélium bronchique et dans les pneumocytes de type II. On le trouve également à d'autres endroits. L'ACE2 joue un rôle dans d'autres processus physiologiques ainsi que dans la facilitation de l'infection par le SRAS-CoV-2, auquel certains estiment avoir plus d'affinité que le SARS-CoV.
ACE2 est une protéine transmembranaire avec un domaine extracellulaire contenant 740 résidus. Une nouvelle méthode d'étude de ces protéines est le test de résonance plasmonique de surface. Lorsque cela a été utilisé pour évaluer l'ACE2 soluble sous forme liée avec la protéine de pointe SARS-CoV-2, il s'est avéré avoir une affinité de liaison élevée se situant dans la gamme des nanomoles aux picomoles. Cette propriété semble conférer une puissante activité de neutralisation antivirale.
Soluble ACE2
L'ACE2 soluble a la capacité de se lier aux protéines de pointe du SARS-CoV et du SARS-CoV-2, empêchant leur entrée dans la cellule. Cette protéine a été utilisée pour traiter des patients souffrant d'hypertension pulmonaire et de syndrome de détresse respiratoire aiguë à des doses comprises entre 0,1 et 0,8 mg / kg, avec une limite de tolérance élevée.
L'absorption, la distribution et l'absorption d'ACE2 soluble ne devraient pas permettre une période prolongée de neutralisation virale in vivo. La molécule elle-même n'est pas conçue pour être facilement transportée dans le liquide sur la paroi épithéliale du poumon à partir de la circulation sanguine. De plus, les protéines de fusion ACE2-IgG sont connues pour se lier au virus et neutraliser les pseudovirus portant les antigènes SARS-CoV-2 in vitro.
Certains variants ACE2 qui ont des mutations dans le domaine catalytique sont également connus pour se lier au virus et le neutraliser. D'un autre côté, ces protéines de fusion peuvent encore conserver la liaison FcRγ. Cela peut déstabiliser l'enzyme dans le sérum ou activer le FcRγ sur les globules blancs myéloïdes, provoquant potentiellement une réaction hyperimmunitaire dans COVID-19, ce qui pourrait aggraver la situation.
Les protéines de fusion mutantes neutralisent le virus
Les chercheurs ont utilisé l'affinité plus élevée de la protéine de pointe SARS-CoV-2 pour l'ACE2 humain (hACE2) par rapport au SARS-CoV pour développer une stratégie thérapeutique qui peut bloquer l'entrée virale. Cela comprenait l'introduction de mutations dans le domaine catalytique de l'ACE2 et dans la région constante d'IgG1, pour empêcher la liaison au récepteur FcRγ.
Les chercheurs ont donc généré quatre protéines de fusion à partir d'ACE2 et d'IgG, toutes porteuses de la mutation LALA qui empêche la liaison au FcRγ et évite ainsi le danger potentiel d'une réaction immunitaire inappropriée, tout en permettant sa liaison au récepteur Fc néonatal. Cela lui permet d'être stable dans le sérum tout en permettant son transport dans le tissu pulmonaire.
En plus d'utiliser le domaine extracellulaire de type sauvage ACE2, ils ont également introduit plusieurs autres mutations pour désactiver l'action catalytique de la protéine sur l'angiotensine, dont certaines sont MDR503, MDR504 et une variante portant deux mutations, MDR505. Les nouvelles protéines de fusion ont été exprimées sous forme d'homodimères dans des cellules transfectées en culture et liées au RBD monomère du modèle SARS-CoV-2 pseudotypé, ainsi qu'à la protéine de pointe trimérique.
Les constructions hACE2-Fc ont été examinées pour l'activité de neutralisation, et ont révélé que MDR504 et MDR505 étaient des neutralisants plus puissants que les IgG1 hACE2-Fc de type sauvage, avec un niveau d'activité légèrement inférieur avec la forme MDR503. À des concentrations plus faibles, les deux formes mutantes étaient beaucoup plus puissantes que le type sauvage, et le MDR504 s'est révélé capable d'inhiber l'activité virale dans 50% des cultures.
La mutation MDR504 se profile
L'effet était le plus significatif avec la mutation MDR504, ce qui signifie qu'il s'agit d'un inhibiteur efficace de la liaison virale RBD ou de la protéine de pointe avec l'ACE2. Comment cela se produit est inconnu, bien que la microscopie cryoélectronique montre que le RBD du SARS-CoV-2 peut se lier à l'extrémité amine de la protéine hACE2. Puisque le RBD se lie également à d'autres résidus, il est fort possible que cette liaison soit la véritable cible du MDR504.
La liaison la plus élevée a été observée avec le mutant MDR504 à température ambiante et à 37 ° C. oC, qui est en accord avec l'augmentation de la neutralisation virale observée dans un essai sur plaque cellulaire. Deuxièmement, la variante MDR504 est aussi stable dans le sérum que le type sauvage ACE2-Fc, mais apparaît à des concentrations un peu plus élevées et thérapeutiquement pertinentes dans le liquide pulmonaire lorsqu'il est injecté dans un modèle murin.
L'étude conclut que «le mutant MDR504 semble être un excellent candidat pour aller de l'avant en termes de prévention ou de traitement du COVID-19». Son utilité à titre préventif pourrait être particulièrement élevée chez les personnes qui ont des contre-indications à l'utilisation de vaccins comme le cancer du sang ou à l'utilisation de médicaments immunosuppresseurs.
*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, orienter la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
