Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont conçu une conception de vaccin efficace contre les infections par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2).
Le développement de vaccins contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a joué un rôle déterminant dans la réduction de la transmission généralisée du SRAS-CoV-2. Cependant, des rapports émergents sur l’évasion immunitaire et la transmissibilité accrue par de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 ont mis en évidence le besoin de vaccins plus récents et plus efficaces.
Sommaire
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont conçu des immunogènes contre la glycoprotéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 à l’aide de méthodes informatiques, y compris l’échafaudage et la greffe d’épitopes guidée par la structure.
L’équipe a d’abord évalué le score de conservation évolutive correspondant à chaque acide aminé lié à la protéine S virale. La conservation des épitopes a été évaluée à l’aide d’un alignement de séquences multiples tandis que la zone de la surface de la protéine accessible au solvant de test a été calculée à l’aide de Gaia et Chiron. L’équipe a également identifié des protéines d’échafaudage qui pourraient être utilisées pour une greffe ultérieure. Les coordonnées correspondant aux atomes du squelette ont également été extraites pour les protéines S virales identifiées.
Les échafaudages ont ensuite été repensés à l’aide d’une plate-forme de calcul appelée Eris qui effectuait un reconditionnement de la chaîne latérale ainsi qu’une relaxation de la colonne vertébrale avant de calculer les modifications de l’énergie libre après les mutations. Cela a été suivi par l’exposition des échafaudages générés aux résidus de solvant trouvés dans chaque épitope correspondant.
La rigidité structurelle des modèles a été estimée en effectuant une simulation de dynamique moléculaire discrète (DMD), qui a calculé les collisions atomiques résultant en une énergie potentielle discrète. L’équipe a également mené trois simulations indépendantes par conception pour un total de 107 pas. Les trajectoires résultantes ont été évaluées pour décrire les données relatives à la structure moyenne, l’énergie, le rayon de giration, l’écart quadratique moyen (RMSD) et les fluctuations quadratiques moyennes (RMSF).
De plus, l’équipe a obtenu des gènes codant pour les protéines conçues et a transformé chacune des constructions protéiques en Escherichia coli (E. coli) souches. Le dosage de l’acide bicinchoninique (BCA) a ensuite purifié et analysé ces protéines pour déterminer les concentrations en protéines.
Résultats
Les résultats de l’étude ont montré que l’équipe a identifié un total de trois régions d’épitopes dans le domaine S2 de la protéine de pointe SARS-CoV-2. Ces épitopes étaient caractérisés par une conservation élevée des séquences et une forte exposition au solvant sur la surface de la pointe. L’équipe a noté que tous les résidus trouvés dans les épitopes 1 et 2 étaient situés sur les hélices alpha de la protéine, tandis que les résidus de l’épitope 3 se trouvaient sur la région de la boucle de la protéine. Les chercheurs ont également conçu des immunogènes similaires aux trois épitopes en trouvant des protéines acceptrices avec des structures de squelette comparables aux épitopes identifiés.
La méthode de greffage de chaîne latérale a été utilisée pour remplacer les acides aminés trouvés sur la région d’appariement d’épitopes dans chaque protéine acceptrice par des résidus qui correspondaient aux séquences d’épitopes de pointe. L’équipe a généré 15 conceptions d’épitope-échafaudage et évalué les modifications de l’énergie libre après les substitutions. De plus, les stabilités conformationnelles des échafaudages d’épitopes ont été déterminées par des simulations DMD, et seuls les échafaudages ayant une rigidité significative autour de la zone greffée ont été sélectionnés.
Un total de sept immunogènes chimériques ont été exprimés avec leurs échafaudages correspondants dans E. coli. Cinq échafaudages d’épitopes étaient des protéines solubles et présentaient des spectres de chromatographie alignés sur la topologie conçue. L’équipe a noté qu’une comparaison des structures secondaires des conceptions d’épitope-échafaudage et du E. coli échafaudages ont entraîné des changements insignifiants.
Lorsque les structures cristallines des épitopes-échafaudages ont été résolues, la structure de l’épitope-échafaudage 1 avait un dimère tandis que la chromatographie d’exclusion de taille (SEC) a détecté un monomère. De plus, la comparaison de l’épitope-échafaudage 1 avec la protéine de pointe a montré que tous les résidus greffés trouvés dans la structure de l’épitope-échafaudage 1 avaient des conformations similaires au résidu correspondant de la protéine de pointe virale. RMSD a également suggéré un degré élevé de mimétisme entre les régions épitopiques de la structure épitope-échafaudage 1 et la protéine de pointe.
L’évaluation de l’immunogénicité des quatre échafaudages d’épitopes stables dans les modèles de souris a montré la présence d’anticorps spécifiques d’épitopes. Les modèles d’épitope-échafaudage 1 et 3 ont entraîné de faibles niveaux de réponse d’immunoglobuline (IgG) spécifique à l’épitope, tandis que l’épitope-échafaudage 2 a montré des niveaux significativement plus élevés de réponse IgG spécifique à l’antigène. D’autre part, l’épitope-échafaudage 5 avait une réponse IgG intermédiaire.
Les antisérums épitope-échafaudage 2 ont montré une liaison significative à la protéine de pointe SARS-CoV-2. Lors d’une analyse plus approfondie de la capacité des humains à générer des anticorps spécifiques de l’épitope-échafaudage 2, l’équipe a observé un niveau substantiel de liaison dans les échantillons positifs au SRAS-CoV-2 par rapport aux échantillons sains.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré le développement d’échafaudages d’épitopes qui pourraient cibler les épitopes conservés du SRAS-CoV-2 et permettre la génération d’une conception de vaccin universel contre le CoV.
*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.
