Alors que la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) continue de se propager dans le monde, le développement et le déploiement rapides de vaccins contre son agent pathogène responsable – le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) – a fait espérer à de nombreuses personnes dans le monde qu’un retour à la «normalité» peut être à l’horizon.
De nouveaux médicaments ont également été recherchés de toute urgence pour atténuer le COVID-19 grave ou critique et prévenir la mort. Il s’agit d’une préoccupation particulièrement pressante dans certaines parties du monde où l’accès aux vaccins est alarmant.
Sommaire
Quelle est l’importance de cette étude ?
La montée en puissance de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 a été inquiétante car certaines ont présenté une infectiosité accrue, une neutralisation réduite par des anticorps induits par le vaccin ou une infection antérieure et peut-être même une virulence accrue. Une nouvelle prépublication fascinante décrit une preuve de concept selon laquelle de nouvelles cibles spécifiques au virus peuvent être identifiées afin de fournir une intervention pharmaceutique largement efficace.
Le SRAS-CoV-2 est un virus avec un génome d’acide ribonucléique (ARN) de sens positif.
La présente étude, disponible sur le bioRxiv* serveur de préimpression, rapporte l’utilisation d’un oligonucléotide d’acide désoxyribonucléique (ADN) modifié qui a une queue 3′ polyadénine (polyA) pour se lier au tract 5′-polyU dans le coronavirus de souris (MHV-A59). Le traitement des cellules de souris infectées par MHV-A59 avec cette molécule a conduit à une réduction marquée des morts cellulaires.
Cela indique un mécanisme d’action unique contre ce virus, prometteur en termes de développement de nouveaux médicaments pour inhiber l’infection par le coronavirus au sein des cellules hôtes. Cela pourrait probablement être étendu au SARS-CoV-2. Étant donné que le tractus 5′-polyU est observé dans toutes les cellules infectées peu après l’entrée du virus, il pourrait s’agir d’un biomarqueur pour la détection de l’infection à un stade précoce.
Cibler le tract polyU
Le manque de vaccins a conduit à un élargissement de l’écart entre les vaccins « nantis » et « les démunis ». Certains pays ont recouru à couvrir la plus grande partie possible de leur population avec une seule dose de vaccins avec des schémas thérapeutiques à deux doses et à retarder la deuxième dose alors que les approvisionnements sont faibles. Bien que cette stratégie puisse fournir un réseau plus large d’immunité partielle, elle pourrait également provoquer l’émergence de nouvelles variantes d’échappement immunitaire, souvent avec une transmissibilité ou une pathogénicité plus élevées.
Les médicaments ciblant les régions codantes génomiques du SRAS-CoV-2 peuvent également être rendus inefficaces par de telles mutations. Une alternative possible pourrait être de concevoir ou de développer des médicaments qui inactivent des segments du génome viral qui sont essentiels à la réplication virale. Le développement d’une résistance à de tels médicaments par mutation serait presque impossible, empêchant le développement de nouvelles variantes d’échappement sous la pression de sélection de médicaments ou de vaccins.
Ce type de stratégie est donc efficace pour empêcher le développement de variantes d’évasion. Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné le tractus 5′ polyuridines (5′ poly-U) sur l’antigénome (moins le génome d’ARN) de l’ARN viral de sens positif. Le tract 5′ polyU est nécessaire comme matrice pour la synthèse de la queue 3′-polyA du brin de sens positif et vice versa.
Une mutation dans ce tract polyU bloquerait presque certainement cette synthèse, qui à son tour bloque l’achèvement du cycle de vie du virus en empêchant la réplication du génome viral complet. Des recherches antérieures ont fermement établi le besoin du tract 5′-polyU sur ce brin d’antigène pour la survie et l’infectivité du virus parmi les virus à ARN de sens positif.
D’une grande valeur est le fait que les cellules hôtes sont complètement dépourvues de ce tractus 5′-polyU, ce qui signifie qu’il s’agit d’une cible spécifique au virus. Cependant, l’ARN polymérase III dans les cellules eucaryotes conduit à la formation d’un tractus 3′-polyU dans le cadre du mécanisme de terminaison de la transcription de certaines petites molécules d’ARN, et les scientifiques veillent à ce que cela se distingue du 5′-viral. polyU pour éviter les effets indésirables des médicaments.
Comment la séquence cible a-t-elle été conçue ?
Dans la présente étude, cela a été assuré en utilisant un oligo d’ADN avec un tract 3′-polydA complémentaire. L’oligo a été conçu pour être résistant à la dégradation par les nucléases, moins toxique, mais avec une affinité de liaison élevée au brin d’ARN complémentaire. Dans le même temps, éviter l’utilisation d’oligonucléotides adaptés aux gènes viraux empêche l’utilisation de sites polyA alternatifs, notamment parce qu’il n’y a pas de signal polyA cryptique à proximité de la séquence cible.
Les oligos sont de grande taille et portent une charge négative, en plus d’être facilement dégradés par les nucléases de l’hôte. Pour la même raison, ils sont lents à pénétrer dans les cellules, ont une faible demi-vie et peuvent être immunogènes, ce qui en fait tous de mauvais choix pour le développement de médicaments.
Des avancées récentes ont permis de créer des véhicules qui transportent des oligos sous forme complexe, neutralisant ainsi la charge et évitant leur dégradation. Le plus souvent, ces véhicules d’administration de médicaments sont composés d’amines tertiaires ou quaternaires avec une charge positive attachée à un polymère ou un lipide.
En choisissant le bon véhicule et en ajustant sa structure, la facilité de synthèse, la stabilité de l’oligo et du support, la demi-vie et l’inclusion de l’agent de ciblage peuvent être optimisées. Par exemple, l’utilisation de lipides comme agents d’administration est soutenue par les vaccins COVID-19 actuels à base d’acide ribonucléique messager (ARNm).
Dans la présente étude, un véhicule à base de polymère 1 a été utilisé. Une concentration excessive d’oligos a été fournie pour garantir que le complexe de réplication-transcription (RTC) serait formé comme prévu dans le cytoplasme pour la synthèse dirigée par le virus de ses ARN génomiques et subgénomiques.
Les niveaux d’oligo extra-élevés étaient destinés à compenser la possibilité connue que la protéine non structurale 4 de la réplicase virale (nsp4) puisse provoquer des défauts structurels dans les vésicules à double membrane (DMV) formées par les coronavirus lors de la réplication virale. Ceux-ci sont essentiels pour ancrer le RTC.
Lorsqu’il est utilisé pour traiter des cellules de souris infectées par le MHV-A59 à marquage fluorescent, l’oligo inhibe les effets cytopathiques induits par le virus. La pré-exposition des cellules au virus suggère que l’effet inhibiteur n’est pas dû au fait que l’entrée virale est empêchée.
Deuxièmement, la réplication virale semble se poursuivre malgré le traitement par oligo, mais la mort cellulaire a été considérablement réduite par rapport aux cellules non traitées.
Quelles sont les implications ?
La présente étude indique l’utilité de l’approche oligo pour prévenir et retarder la mort cellulaire après l’entrée du virus, malgré la présence de réplication virale. L’effet de l’oligonucléotide peut ainsi être de réduire la synthèse du virion complètement formé. Cela doit être confirmé par d’autres études sur l’infectiosité du virus après un traitement par oligo.
« Ici, nous avons présenté des preuves préliminaires pour établir l’étiquette 5′-polyU comme une cible légitime pour le confinement réussi de la propagation du virus. » La conception soignée de l’oligo tag et du véhicule polymère a contribué à son succès, car le coronavirus est connu pour être dans le cytoplasme, permettant une liaison efficace entre l’oligo et la cible.
Le rôle du tractus 5′-polyU dans le cycle de vie viral est bien connu et est essentiel pour la synthèse de la matrice polyA du virus. L’activité nucléotidyl-transférase N-terminale associée à RdRp peut potentiellement permettre de contourner cela en ajoutant du polyA sans matrice. Cependant, le RdRp agit pour ajouter efficacement la queue 3′-polyA uniquement lorsque le tract 5′-polyU modèle est présent sur l’autre brin, et cette activité est conservée parmi les coronavirus.
Cette addition de la queue 3′-polyA stabilise et fait mûrir le brin d’ARN de sens positif immature. Alors que la liaison oligo-5′-polyU pourrait simuler une réduction de la longueur de l’étirement 5′-polyU, conduisant à une évasion immunitaire, elle peut empêcher la production de particules virales complètement formées. Des travaux supplémentaires seront nécessaires pour découvrir les mécanismes par lesquels cela se produit pour provoquer la mort cellulaire.
L’établissement expérimental d’une cible indispensable comme ce tract 5’poly-U sur l’antigénome des coronavirus peut aider au développement de médicaments efficaces qui empêchent la génération de variants de virus échappant aux médicaments. «
Non seulement le blocage du tronçon 5′-polyU perturbe un mécanisme de réplication clé du virus, conduisant à la formation d’un virus mort ou non fonctionnel, mais le fait que ce tronçon apparaisse peu après l’infection peut permettre de l’utiliser pour détecter infection précoce.
Cela peut surmonter bon nombre des problèmes rencontrés avec les systèmes de détection basés sur la PCR en temps réel couramment utilisés, tels que le manque de modèle suffisant au début de l’infection, ce qui peut entraîner des résultats faussement négatifs.. «
*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/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.
