Le monde a récemment connu une immense activité dans le domaine du développement de vaccins en raison de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), alors que le virus causal, le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), continue d’émerger dans de nouvelles variantes avec une transmissibilité accrue, une capacité d’évasion immunitaire et des attributs de virulence.
Un nouvel article décrit une nouvelle voie de prévention utilisant des molécules d’acide ribonucléique messager (ARNm) qui codent pour des anticorps protecteurs chez le receveur.
Sommaire
Introduction
L’utilisation de l’ARNm pour coder les vaccins sous la forme de la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 a été lancée par les vaccins Pfizer/BioNTech et Moderna. Celles-ci faisaient partie des nombreuses technologies vaccinales pressées d’être utilisées pour contrer la propagation incessante et le nombre croissant de morts de la pandémie de COVID-19.
De plus, des anticorps monoclonaux ont également été isolés pour leur activité neutralisante contre le virus, à la fois avant et après l’exposition. Une autorisation d’utilisation d’urgence (EUA) a été obtenue pour quatre protocoles mAb : les mAb thérapeutiques casirivimab + imdevimab, bamlanivimab + etesevimab, et sotrovimab et les mAb prophylactiques tixagevimab + cilgavimab. Parmi celles-ci, les deux premières ne sont plus effectives, et leur EUA a été retirée.
Ces anticorps doivent être administrés par voie intraveineuse, nécessitant un milieu médical. Ils doivent être délivrés à des doses relativement importantes de 10 à 100 mg kg−1 pour compenser le fait que seule une petite fraction atteint le site d’intérêt. Cela fait grimper le coût des traitements, limitant leur disponibilité, en particulier dans les pays à revenu faible et intermédiaire (PRFI).
Des méthodes alternatives de production de mAb doivent être explorées. L’article actuel, publié dans Sciences avancées, discute d’une telle alternative, où une formulation se prêtant à la nébulisation a été conçue pour permettre l’introduction d’ARNm codant pour un anticorps dans les poumons afin de neutraliser la maladie. Tous les deux in vitro et in vivo les résultats soutiennent l’utilisation de cette nouvelle technologie pour lutter non seulement contre le COVID-19, mais également contre d’autres infections virales respiratoires.
L’utilisation de l’ARNm est sûre en ce qu’elle ne pénètre pas dans le noyau, contrairement à l’ADN ou aux vecteurs viraux portant de l’ADN, qui reposent sur leur effet sur l’entrée nucléaire et l’intégration avec le génome de l’ADN hôte. Deuxièmement, la demi-vie de l’ARNm en circulation est relativement courte, évitant les conséquences à long terme. En réduisant la dose requise à un centième de la quantité initiale, lorsqu’elle est administrée directement dans les voies respiratoires plutôt que par voie systémique, le coût global du traitement est considérablement réduit.
Des recherches antérieures ont montré que cette approche était réalisable, en utilisant des ARNm intraveineux encapsulés dans des nanoparticules lipidiques (LNP) codant pour un anticorps neutralisant contre le virus du chikungunya, qui serait exprimé dans le foie.
Des recherches antérieures menées par les mêmes auteurs ont montré la capacité de diriger l’ARNm vers les poumons pour y produire des mAb. En évitant d’avoir à introduire la protéine de pointe recombinante, les chercheurs ont codé une ancre membranaire dans la chaîne lourde de la molécule d’anticorps immunoglobuline G (IgG). Cela a permis au tissu de retenir l’anticorps pendant plusieurs semaines.
L’étude actuelle est allée plus loin en passant de l’administration intratrachéale antérieure à la nébulisation, qui peut être effectuée par l’individu en dehors d’un cadre médical. Cela permettrait aux mAb d’être exprimés à des concentrations élevées à la surface de la muqueuse, le principal site d’entrée des virus respiratoires, tout en évitant la nécessité d’administrer de fortes doses par voie systémique.
Qu’a montré l’étude ?
Les résultats de l’étude montrent la capacité de l’anticorps neutralisant codé par ARNm nébulisé (nAb) à contrer l’infection par le SRAS-CoV-2 dans le poumon du hamster, en réduisant le nombre de virus et en atténuant les signes de maladie pulmonaire ainsi que la perte de poids liée à l’infection chez les hamsters.
La molécule d’ancrage membranaire glycosylphosphatidylinositol (GPI) a permis aux anticorps de rester liés à la membrane cellulaire. Les anticorps testés ici comprenaient six mAb isolés à partir de cellules B prélevées sur des individus infectés par le SRAS-CoV-2.
La microscopie de reconstruction optique stochastique directe (dSTORM) a amélioré la capacité de visualiser les anticorps une fois exprimés dans la culture cellulaire. L’un a formé de longues cordes à la surface de la cellule et a donc été disqualifié pour d’autres tests in vivo.
Tous les mAb liés et ancrés ont conservé leur capacité neutralisante, comme le montre leur effet cytopathique (CPE) dans une culture cellulaire monocouche. Bien que la plupart d’entre eux aient pu neutraliser la variante d’origine et la variante B.1.1.7, un n’a pas réussi à compenser cette dernière. La capacité de protection était liée aux anticorps spécifiques codés par l’ARNm et non à l’ancre GPI, comme le montre un anticorps témoin avec un GPI attaché.
Tous les mAb pourraient neutraliser le virus à de faibles concentrations, avec une faible concentration inhibitrice demi-maximale nanomolaire (IC50). Des tests supplémentaires ont été effectués à l’aide de deux mAb sélectionnés, COV2-2832 et DH1041.
Modèle de hamster
Suite à ces promesses in vitro résultats, d’autres tests ont été effectués sur des hamsters dorés syriens, qui fournissent un modèle animal robuste pour l’infection humaine au COVID-19.
Rétention plus longue dans les poumons
Cela a démontré que les anticorps étaient, comme prévu, ancrés à la membrane cellulaire dans le poumon par la molécule GPI. Comparé à la forme sécrétée ou non ancrée, il s’est avéré qu’il restait dans le tissu pulmonaire. Dans le même temps, cette dernière a entraîné une augmentation des concentrations sériques, la différence des taux sériques post-transfection étant de 27 fois en faveur de la forme sécrétée. Cela s’est produit malgré la traduction efficace des deux types dans le tissu pulmonaire après la nébulisation, avec un pic à 24-48 heures.
L’ancre codée a amélioré la rétention pulmonaire d’un peu plus d’un jour à sept jours, ce qui pourrait signifier une approche à dose unique pour le traitement post-exposition du COVID-19.
Cette approche ne serait pas onéreuse par rapport à d’autres traitements à base de nébuliseur, qui consistent généralement en plusieurs doses par jour ou en une seule dose pendant 22 h maximum..”
Livraison généralisée
La formulation nébulisée a atteint toutes les parties du poumon de manière uniforme et riche, à la fois l’espace alvéolaire et l’épithélium des voies respiratoires.
Étant donné que le virus se trouve principalement dans l’espace alvéolaire, cette découverte indique le potentiel des anticorps transfectés pour prévenir le COVID-19 et les maladies graves. La dose efficace délivrée aux poumons peut être augmentée en augmentant la concentration de la formulation.
Le rapport de l’ARNm délivré au poumon à l’ARNm délivré total est d’environ 12 % chez les hamsters, mais il est susceptible d’être beaucoup plus élevé, plus proche de 30 à 50 %, chez les grands mammifères. Cela signifierait qu’une quantité beaucoup plus petite de la formulation nébulisée serait nécessaire pour atteindre le dosage requis.
Ces données indiquent qu’une faible dose d’ARNm peut atteindre une expression élevée de constructions mAb durables dans une grande partie des compartiments alvéolaires et épithéliaux des voies respiratoires du poumon du hamster, avec une toxicité pulmonaire minimale..”
Amélioration clinique
De plus, les hamsters traités avec les mAb codés par l’ARNm avant d’être inoculés deux jours plus tard avec le virus ont montré une prise de poids de 1 % au jour 5, à partir du deuxième jour de traitement. Dans le même temps, les témoins exposés non traités ont perdu 5 % de leur poids corporel au cinquième jour après l’inoculation.
L’examen du tissu pulmonaire des hamsters traités et des témoins a montré des titres viraux inférieurs de plus de 80 % chez les premiers, par rapport aux témoins, avec une diminution d’environ 80 % de la charge d’ARN viral telle que mesurée par la réaction en chaîne par polymérase quantitative (qPCR). La pathologie pulmonaire a également été largement atténuée chez les hamsters traités.
L’étude a également suggéré que la perte de poids était le corrélat le plus fiable de la santé de l’animal, tandis que la pathologie pulmonaire reflète la force de la réponse immunitaire plutôt que l’intensité de la réplication virale. La délivrance de l’ARNm n’a pas provoqué d’inflammation des poumons ou de dommages aux tissus pulmonaires.
Quelles sont les implications ?
Malgré l’utilisation de mAbs humains dans un modèle de hamster, qui montre des fonctions immunitaires médiées par le Fc sous-optimales, la présente étude a démontré la capacité de ces anticorps, lorsqu’ils sont exprimés par de l’ARNm nébulisé dans le tissu pulmonaire, à induire un degré encourageant de protection contre le virus. Cela semble être une option fructueuse pour l’immunisation passive qui réduit le temps nécessaire à l’hôte pour neutraliser le virus après l’infection tout en surmontant toute déficience du système immunitaire de l’hôte lui-même.
L’approche de nébulisation permet une auto-administration, assurant une distribution plus large dans les milieux à faibles ressources.
Le COV2-2832 et le DH1041 exprimés par l’ARNm constituent une stratégie prophylactique complémentaire claire aux thérapies actuellement utilisées.”
