L’urgence de santé publique mondiale provoquée par la pandémie de coronavirus 2019 (COVID-19) peut être atténuée grâce à des stratégies préventives et thérapeutiques sûres, efficaces et ciblées. Alors que les campagnes de vaccination se sont déroulées à une vitesse impressionnante dans de nombreuses régions du monde, l’absence d’un médicament efficace contre le coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère et l’émergence de variantes mutées suscitent des inquiétudes dans le monde entier. Ainsi, de nouveaux composés avec une activité antivirale efficace sont une nécessité urgente pour le traitement du COVID-19 sévère.
Dans une étude récente publiée sur le bioRxiv * preprint server, les chercheurs ciblent le domaine de liaison au récepteur électropositif (RBD) sur la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 avec la structure abondante en feuillet β en tant que nouvelle conception de médicament thérapeutique COVID-19. Les chercheurs interdisciplinaires de Chine et d’Italie ont découvert des nanofeuillets 2D CuInP2S6 (CIPS) ultra-minces pour se lier sélectivement à la RBD de la protéine de pointe, inhibant ainsi l’entrée virale. Ils ont également découvert qu’il pouvait favoriser l’élimination de l’hôte viral avec la possibilité de déclencher une immunisation antivirale car le SARS-CoV-2 lié au CIPS était rapidement phagocyté et éliminé par les macrophages.
Caractérisation de CIPS NS. a) Image TEM représentative de CIPS NS exfoliée. bc) Image AFM de CIPS NS montrant l’épaisseur et la distribution de taille. d) Structure de coordination de Cu avec des atomes de S dans CIPS telle que déterminée par EXAFS. e) Illustration schématique de la structure cristalline CIPS des côtés supérieur, gauche et droit.
Les chercheurs ont découvert que cette capacité de liaison élevée et sélective (KD <1 pM) des nanofeuillets CIPS avec la RBD de la protéine de pointe SARS-CoV-2 inhibe l'infection virale dans les cellules ACE2 et les organoïdes épithéliaux des voies respiratoires humaines. Ils ont observé que le CIPS présentait des propriétés nano-visqueuses - d'où le nom de «nano colle». Ils ont également constaté qu'il avait une toxicité négligeable à la fois in vitro et in vivo.
Les chercheurs ont souligné que la capacité antimicrobienne et antivirale des nanomatériaux (NM) avec leurs propriétés accordables a suscité un intérêt particulier compte tenu des nouvelles stratégies anti-SRAS-CoV-2. Ils ont découvert que les nanofeuillets (NS) de thiophosphate de cuivre-indium (CuInP2S6, CIPS), un nanomatériau 2D ultramince et ferroélectrique, présentaient une puissante capacité anti-SRAS-CoV-2.
Il est bien établi que la RBD de la protéine de pointe se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) sur la cellule hôte humaine, conduisant à l’entrée virale. Dans l’article, les chercheurs ont noté que, selon les calculs électrostatiques du solveur adaptatif de Poisson-Boltzmann (APBS) et la structure cristalline de l’interface RBD et ACE2, la surface de RBD est composée d’une structure abondante en feuille β, qui sert de cible pour conception efficace de médicaments. Les simulations informatiques, cohérentes avec l’étude expérimentale, ont montré que CIPS / RBD présente la plus faible énergie d’interaction et la plus forte attraction électrostatique.
En raison de la similitude structurelle de la feuille ß, le RBD s’adsorbe préférentiellement sur les surfaces NM bidimensionnelles (2D) avec des charges négatives abondantes. Cela permet de cribler une série de NM pour l’activité antivirale. Les nanofeuilles CIPS utilisées dans cette étude adsorbe fermement la protéine S RBD.
Cette étude a démontré que le CIPS inhibe efficacement l’infection par le virus SRAS-CoV-2 et a exploré le mécanisme impliqué. Cette inhibition de l’infection par le SRAS-CoV-2 des cellules hôtes est possible en raison de ce qui suit: 1) la nature physique de la liaison; 2) le composant chimique (Cu et S); 3) la structure électronique (avec beaucoup d’atomes de soufre, une densité atomique de surface et de charge moyenne élevée, ainsi que la dérive facile des électrons pour les atomes de cuivre dans le cristal); et 4) le changement de conformation RBD induit par la suite.
L’équipe a également noté que les nanofeuillets CIPS favorisaient la phagocytose. Comme les macrophages sont responsables de l’élimination des NM, les chercheurs ont observé que le SRAS-CoV-2 piégé par les nanofeuillets CIPS était en grande partie phagocyté par les macrophages, favorisant ainsi l’élimination virale.
Surtout, cette étude souligne que le CIPS a une forte affinité avec le mutant N501Y RBD de la protéine S du SARS-CoV-2. Sur la base de l’efficacité et de l’excellente biocompatibilité des nanofeuillets CIPS, les chercheurs le recommandent comme médicament prometteur anti-SRAS-CoV-2.
La capacité de liaison sélective et visqueuse du CIPS pour la protéine SARS-CoV-2 S le rend également particulièrement prometteur en tant que matériau de revêtement de surface et agents de désinfection pour contenir la propagation du SARS-CoV-2.
Les données observées dans cette étude suggèrent que la liaison sélective et préférable à la protéine S RBD fait du CIPS un médicament neutralisant potentiellement efficace pour le traitement du COVID-19. Notamment, la liaison CIPS est 100 fois plus forte que celle décrite pour les meilleurs nAbs
Pour développer un nouvel outil prometteur pour prévenir / traiter le COVID-19, les chercheurs ont proposé ici de développer un nanodrogue visqueux ciblant la protéine S qui pourrait combiner une efficacité antivirale élevée avec une excellente biocompatibilité, une préparation facile et des caractéristiques de stockage pratiques.
Les nanofeuillets CIPS pourraient donc être un nanodrogue prometteur pour une future thérapie anti-SARS-CoV-2 sûre et efficace, ainsi que pour une utilisation comme agent de désinfection et matériau de revêtement de surface pour empêcher la propagation du SARS-CoV-2.
*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.
