Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont étudié l’ingénierie des nanocorps pour développer des antiviraux et des outils de diagnostic contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Sommaire
Arrière plan
L’effort mondial pour contenir la récente pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a entraîné le développement de nombreuses technologies thérapeutiques et diagnostiques basées sur les anticorps, allant des tests antigéniques rapides aux anticorps monoclonaux dans le traitement des symptômes graves de la COVID-19.
De nombreux anticorps monoclonaux et vaccins COVID-19 ciblent la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 en raison de son rôle dans la liaison à la membrane de la cellule hôte et l’entrée virale. Des études récentes ont montré que des mutations dans le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la sous-unité S1 de la protéine de pointe entraînent l’émergence de nouvelles variantes qui défient l’efficacité des anticorps monoclonaux existants et des vaccins COVID-19.
La recherche actuelle contre l’évasion immunitaire présentée par certaines des nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 se concentre sur le développement de nouvelles technologies basées sur des anticorps telles que des fragments d’anticorps à domaine unique ou des nanocorps de camélidés. Alors que quelques nanocorps neutralisant le SRAS-CoV-2 ont été caractérisés, l’utilisation des nanocorps dans les outils de diagnostic reste largement inexplorée.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont conçu des nanocorps multimodulaires en fusionnant des domaines de nanocorps qui se lient à différents sites de liaison. Ces domaines ont été fusionnés à l’aide de lieurs flexibles de 20 acides aminés et pourraient se lier simultanément à différents épitopes, augmentant la force de liaison et réduisant potentiellement l’évasion immunitaire par les variantes émergentes.
Des combinaisons de quatre nanocorps monomères précédemment développés ont été utilisées pour générer trois nanocorps trimodulaires – tri-Ty1, tri-TMH et tri-TMV. Des essais de neutralisation ont été effectués in vitro pour tester le pouvoir de neutralisation des nanobodies multimodulaires contre le SRAS-CoV-2 de type sauvage et les variantes Alpha, Beta, Delta et Omicron. Un microréseau d’antigènes a été utilisé pour comprendre comment les changements d’acides aminés dans le RBD influencent la liaison des trois nanocorps trimodulaires.
De plus, les propriétés modulaires des nanocorps ont été utilisées pour développer un test de diagnostic composé de nanocorps se liant au RBD fusionnés avec des fragments fractionnés de la protéine luciférase fluorescente NanoLuc, qui agit comme molécule signal. Le test de diagnostic est basé sur le principe selon lequel lorsque les fragments fractionnés de NanoLuc sont rapprochés par la liaison des nanocorps aux trimères de pointe SARS-CoV-2, la fusion des fragments se traduira par un signal fluorescent. Les chercheurs pensent que cela aidera à détecter les niveaux sous-nanomolaires de protéines de pointe du SRAS-CoV-2 en une seule étape.
Résultats
Les résultats font état d’une augmentation jusqu’à 100 fois de l’efficacité de neutralisation des nanocorps multimodulaires développés dans cette étude par rapport à la concentration inhibitrice demi-maximale (IC50) des nanocorps constitutifs individuels.
La construction de nanocorps tri-TMH était le neutralisant le plus puissant du SRAS-CoV-2 de type sauvage et de la variante Alpha, mais présentait une puissance réduite contre la variante Delta. Les trois nanocorps multimodulaires étaient inefficaces pour neutraliser les variantes Beta et Omicron. Des doses prophylactiques de tri-TMH administrées dans la cavité nasale de modèles animaux ont limité les dommages aux tissus pulmonaires.
Selon les auteurs, la mutation E484K présente dans les variantes Beta et Omicron mais absente dans le SARS-CoV-2 de type sauvage et les autres variantes est responsable de la réduction de l’efficacité des trois constructions de nanocorps. Cette mutation entraîne des changements dans les acides aminés, qui perturbent les ponts salins et provoquent des changements conformationnels dans le RBD, affectant ainsi l’interface de liaison des nanocorps.
Le test de diagnostic basé sur les nanocorps développé dans cette étude a détecté avec succès la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 à des concentrations aussi faibles que 200 pM. Ces niveaux de détection étaient comparables à d’autres méthodes de test d’antigène, telles que le test basé sur le transfert d’énergie par résonance de fluorescence (FRET), et les résultats étaient similaires aux tests d’antigène disponibles dans le commerce.
conclusion
Dans l’ensemble, l’étude présente une alternative antivirale et diagnostique prometteuse aux anticorps monoclonaux avec le développement de nanocorps multimodulaires avec une avidité de liaison accrue et la capacité de se lier à plusieurs épitopes simultanément.
Les expériences de preuve de principe indiquent que le nouvel outil de diagnostic basé sur les nanocorps pourrait détecter de très faibles concentrations de la protéine de pointe SARS-CoV-2. Le test nécessite une validation supplémentaire avec des échantillons de patients pour être utilisé commercialement comme outil de diagnostic. Cependant, les coûts de production relativement bas et l’absence d’exigences gourmandes en ressources, telles que les cultures de tissus animaux, font des nanocorps une alternative intéressante dans la recherche et les tests antiviraux.
Avec les variantes du SRAS-CoV-2 qui émergent rapidement et qui remettent en question l’efficacité des anticorps monoclonaux et des vaccins, les nanocorps relativement peu coûteux et modifiables présentent une option réalisable pour la thérapie antivirale et les tests de diagnostic.
*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
