Les nanocorps ont différents mécanismes pour neutraliser les virus et certains épitopes cibles non accessibles aux anticorps monoclonaux, ce qui en fait une alternative pour le développement de thérapies contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19).
Les anticorps monoclonaux neutralisants sont une forme de thérapie en cours de développement pour une utilisation contre le COVID-19, certains ayant reçu une approbation d’urgence. En dehors de cela, des fragments d’anticorps ou des nanocorps ont également été développés pour neutraliser les virus. Ils sont plus petits que les anticorps monoclonaux, mais peuvent néanmoins se lier aux virus avec une grande spécificité.
Comme ils sont petits, ils peuvent être conçus sous diverses formes pour se lier à différents épitopes de virus, empêchant ainsi la mutation virale. Ils sont généralement stables et solubles et peuvent être produits dans des microbes tels que les levures et E. coli, rapidement et facilement. Ils peuvent également être transformés en aérosols pour administration par inhalation.
Dans l’infection par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine de pointe du virus se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) de l’hôte. Parce que la plupart des anticorps neutralisants sont dirigés contre la RBD, c’est aussi une région où plusieurs mutations sont apparues, réduisant la puissance des anticorps monoclonaux.
Auparavant, les chercheurs ont signalé plusieurs nanocorps qui peuvent se lier au RBD. Dans un nouvel article publié dans le bioRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs rapportent l’effet des différentes mutations RBD sur la puissance de ces nanocorps.
Les nanobodies ont différents mécanismes de neutralisation
Les chercheurs ont découvert que six mutations RBD différentes avaient un effet négligeable sur la plupart des nanocorps, à l’exception de la mutation E484K, qui réduisait complètement l’affinité de deux nanobodies.
À l’aide de pseudovirus, ils ont également évalué l’effet des nouveaux variants B.1.1.7 initialement trouvés au Royaume-Uni et dans les souches sud-africaines B.1.351. La souche B.1.1.7 ayant la mutation RBD N501Y n’a pas eu beaucoup d’effet sur les nanocorps. La variante B.1.351 avec trois mutations RBD réduit l’effet de deux nanocorps, mais n’affecte pas beaucoup les autres nanocorps. En revanche, la plupart des anticorps monoclonaux et des anticorps convalescents et induits par un vaccin sont fortement affectés par au moins une de ces souches.
Les auteurs ont utilisé la microscopie cryoélectronique (EM) pour comprendre les raisons structurelles de la puissance de ces nanocorps. Les images des complexes de nanocorps avec la protéine de pointe ou RBD ont révélé trois classes distinctes de nanocorps qui ont été affectées différemment.
Les mAbs et Nbs se liant à la RBD sont affectés différemment par des mutations dans les variants circulants. 6A: Localisation de six résidus RBD où les principaux variants circulants mutent. 6B: Surface enfouie de Nbs par différents résidus RBD. 6C: Superficie enfouie des Fab par différents résidus RBD. 6D-E: Structures représentatives de différentes classes de Nbs avec des résidus de variants majeurs représentés sous forme de sphères. Deux structures fab se liant de manière similaire à la classe I Nbs ont également été montrées sur le côté. 6F: La boîte à moustaches montrant la probabilité qu’un résidu d’épitope atteigne l’une des mutations dans les variantes.
Les nanocorps de classe I, ayant de courts résidus CDR3, représentent certains des neutralisants les plus puissants du SARS-CoV-2. Les structures cryo-EM ont révélé que le nanocorps de classe I le plus puissant lie le RBD à la fois dans la conformation ascendante et descendante. Cependant, le E484K peut réduire considérablement la liaison de ce nanocorps en déstabilisant l’empilement d’interface qui aide à lier le nanocorps au RBD.
Les nanocorps de classe II peuvent neutraliser le virus à une concentration plus élevée (inférieure à 150 ng / ml) que les nanocorps de classe I (inférieure à 15 ng / ml). Ils se lient à la RBD principalement via des interactions hydrophobes. Bien qu’ils n’interagissent pas directement avec ACE2, ils peuvent toujours bloquer la liaison de ACE2 à des concentrations suffisamment faibles.
L’un des nanocorps de classe III, Nb17, est extrêmement efficace pour neutraliser le SARS-CoV-2 in vitro. En raison de sa haute affinité pour la protéine de pointe, il peut verrouiller la sous-unité S1 dans une conformation rigide et ouverte qui empêche la fusion avec la membrane de la cellule hôte. Nb17 est également résistant à toutes les mutations RBD observées jusqu’à présent. Un autre nanocorps de classe III peut déstabiliser la protéine de pointe et se lie à la RBD d’une manière différente de la liaison de Nb17.
Plus puissant que les anticorps
La liaison de nanocorps de classe III est nouvelle et différente de la liaison de nanocorps de classe I et de classe II, qui ont des épitopes communs avec des anticorps monoclonaux. Les nanocorps de classe III ont des épitopes proches du domaine N-terminal, qui sont difficiles d’accès pour les anticorps monoclonaux en raison de leur grande taille. Parce que Nb17 se lie aux conformations RBD-up, il pourrait potentiellement être utilisé avec des vaccins pour exposer des épitopes RBD conservés qui pourraient provoquer une large réponse anticorps.
La majorité des anticorps sériques ciblent les résidus RBD; les mutations RBD sont des moyens efficaces pour échapper à la neutralisation. Étant donné que la plupart des anticorps monoclonaux sont dérivés du plasma de convalescence, ils deviennent moins puissants contre de nouvelles variantes. Ceci est différent des nanocorps qui n’ont jamais co-évolué avec le virus et sont donc moins sensibles aux mutations.
Nanobodies dérivées de camélidés ou identifiées à l’aide de in vitro les études d’affinité, ainsi que leurs structures plus petites, peuvent cibler des épitopes conservés et uniques sur la RBD qui ne sont pas accessibles par les anticorps monoclonaux. Ainsi, ces nanocorps peuvent être utilisés pour concevoir de meilleures thérapies et vaccins COVID-19.
*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.
