Des chercheurs au Royaume-Uni et en Autriche ont identifié une nouvelle classe d’anticorps très efficaces pour neutraliser la souche originale du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) et maintenir une activité de blocage contre certaines variantes virales qui ont émergé.
Le virus SARS-CoV-2 est l’agent responsable de la pandémie actuelle de la maladie à coronavirus 19 (COVID-19) qui a maintenant coûté la vie à plus de 3,76 millions de personnes.
L’équipe a identifié dix fragments d’anticorps de nouveau récepteur d’antigène variable de domaine unique de requin (VNAR) qui étaient très efficaces pour bloquer la liaison de la protéine de pointe de surface du SRAS-CoV-2 à son enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) du récepteur de la cellule hôte humaine.
Les anticorps VNAR ont bloqué l’interaction entre le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine de pointe Wuhan-Hu-1 originale et le récepteur ACE2. Les anticorps ont également bloqué cette interaction lorsque les protéines de pointe testées contenaient des mutations trouvées dans la variante B.1.351 apparue en Afrique du Sud et la variante P.1 apparue au Brésil.
L’équipe – d’Ossianix Inc à Hertfordshire, Karl-Franzens-University à Graz et Medical University Graz – dit qu’en raison de leur faible complexité, de leur petite taille et de leur flexibilité de formatage, les anticorps VNAR à domaine unique devraient être un complément utile aux approches d’anticorps existantes utilisées dans le traitement du COVID-19.
« Les anticorps VNAR dirigés contre la protéine de pointe SARS-CoV-2 élargissent la boîte à outils moléculaires de nouvelles approches thérapeutiques contre COVID-19 », écrit Pawel Stocki et ses collègues.
Une version pré-imprimée du document de recherche est disponible sur le site bioRxiv* serveur, tandis que l’article est soumis à une évaluation par les pairs.
Sommaire
Les progrès réalisés à ce jour dans la lutte contre le COVID-19
L’étape initiale du processus d’infection par le SRAS-CoV-2 est médiée par la protéine de pointe virale lorsque son RBD se fixe au récepteur de la cellule hôte ACE2.
Le domaine extracellulaire du pic comprend deux sous-unités. La sous-unité S1 contient le RBD (S1-RBD), qui entre en contact direct avec l’ACE2, tandis que la sous-unité S2 entraîne l’entrée de la cellule hôte en permettant la fusion virale à la membrane cellulaire.
Le S1-RBD est la cible principale des anticorps neutralisants suite à une infection par le SRAS-CoV-2. Ce domaine est donc rapidement devenu le principal axe des efforts pour développer des vaccins et des anticorps thérapeutiques pour la prévention et le traitement du COVID-19.
Un certain nombre de vaccins hautement efficaces qui ont reçu une autorisation d’utilisation d’urgence par les autorités nationales de réglementation pharmaceutique sont actuellement en cours de déploiement dans de nombreux pays à travers le monde.
Les menaces que représentent les variantes pour les progrès futurs
Cependant, un développement préoccupant au cours de la pandémie de COVID-19 a été l’émergence de variantes du SRAS-CoV-2 hébergeant des mutations qui augmentent la transmissibilité ou permettent d’échapper à la réponse immunitaire de l’hôte.
Par exemple, il a été démontré que la mutation N501Y présente dans les variantes B.1.1.7, B.1.351 et P.1 qui ont émergé au Royaume-Uni, en Afrique du Sud et au Brésil, respectivement, améliore l’affinité de liaison à l’ACE2 et augmente l’infectivité et virulence.
De même, la mutation E484K trouvée dans B.1.351 et P.1 améliore l’affinité de liaison à l’ACE2 et est de plus en plus associée à l’efficacité réduite des vaccins et des anticorps thérapeutiques contre ces variantes.
« L’émergence de nouvelles variantes est entraînée par la réplication virale sujette aux mutations et des mécanismes sélectifs impliquant l’hôte humain », écrit Stocki et ses collègues.
Par conséquent, les nouvelles variantes émergentes seront naturellement sélectionnées pour leur capacité à infecter et réinfecter les hôtes et à échapper à la réponse immunitaire.
Par conséquent, la vaccination et le traitement passif avec des anticorps à base d’immunoglobulines (Ig) pourraient ajouter à cette pression de sélection et contribuer à l’émergence de nouvelles variantes ayant le potentiel d’échapper à l’immunité de l’hôte.
Comment les anticorps VNAR pourraient-ils aider?
« Une approche thérapeutique alternative utilisant des anticorps VNAR de requin à domaine unique pourrait être d’une immense valeur », déclarent les chercheurs.
Ces anticorps peuvent se lier à des épitopes enfouis qui ne sont pas disponibles pour les anticorps conventionnels à base d’Ig. De plus, comme ils ne sont pas des composants de la réponse immunitaire humaine, ils sont plus susceptibles de conserver une activité neutralisante contre de nouvelles variantes qui émergent sous la pression de sélection.
« De plus, les anticorps VNAR possèdent des propriétés avantageuses, notamment une petite taille, une structure moins complexe et un profil de stabilité chimique et thermique souhaitable qui facilite la fabrication, le stockage sans réfrigération à basse température et une variété d’options de formulation, y compris la voie d’inhalation, », écrit l’équipe.
Affinité de liaison ELISA EC50 de certains anticorps VNAR-hFc dirigés contre Wuhan et des protéines de pointe mutantes. ELISA a été utilisé pour déterminer les valeurs EC50 pour les anticorps individuels VNAR-hFc dirigés contre (A) S1, (B) S1-RBD, (C) S1-RBD N501Y et (D) S1-RBD E484K. Les microplaques ont été recouvertes de différentes protéines de pointe et incubées avec des anticorps VNAR-hFc dilués en série, suivies d’une détection avec un anticorps anti-Fc humain conjugué à HRP. Les plaques développées ont été lues à 450 nm et la DO a été utilisée pour un modèle de régression non linéaire à 4 paramètres pour calculer les valeurs EC50.
Qu’est-ce que l’étude actuelle a trouvé?
Les chercheurs ont ciblé à la fois le S1-RBD et l’ensemble de la sous-unité S1 de la protéine de pointe de la variante Wuhan-Hu-1 pour sélectionner des anticorps VNAR neutralisants à domaine unique en utilisant l’affichage sur phage.
Ces méthodes de sélection ont conduit à l’identification de 56 liants spécifiques à la cible qui présentaient une affinité élevée pour la protéine de pointe.
Les criblages ont identifié dix anticorps VNAR qui étaient très efficaces pour bloquer l’interaction de la protéine de pointe recombinante avec ACE2 dans des tests biochimiques et cellulaires et ont en outre été confirmés pour bloquer l’activité du virus vivant Wuhan-Hu-1 in vitro.
La présence de la mutation N501Y dans S1-RBD n’a eu aucun effet sur la capacité de liaison et de blocage de la majorité des anticorps VNAR testés.
De plus, trois anticorps ont retenu in vitro bloquant l’activité lorsque le mutant de la protéine de pointe E484K a été utilisé.
« Les 10 clones ont conservé une activité de liaison et de blocage de haute affinité contre le mutant S1-RBD N501Y et 3 ont montré une activité neutralisante contre le mutant S1-RBD E484K », écrivent les chercheurs.
Qu’ont conclu les auteurs ?
L’équipe affirme que cette nouvelle et nouvelle classe d’anticorps à domaine unique devrait conserver un potentiel de neutralisation contre les variantes virales portant les substitutions N501Y ou E484K.
« Les anticorps VNAR à domaine unique en raison de leur faible complexité, de leur petite taille, de leur reconnaissance d’épitope unique et de leur flexibilité de formatage devraient être un complément utile aux approches d’anticorps existantes pour traiter le COVID-19 », conclut l’équipe.
*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.
