Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont conçu une construction de vaccin contre la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) en utilisant la protéine hybride SARS-CoV-2 (syndrome respiratoire aigu sévère coronavirus 2) spike (S) (contenant les mutations des variantes SARS-CoV-2 Delta et Omicron) et des peptides protéiques de la nucléocapside (N) qui confèrent une protection immunitaire médiée par les lymphocytes T.
Sommaire
Arrière plan
Des études ont documenté l’efficacité des vaccins basés sur les protéines S et N des souches ancestrales de type sauvage (wt) du SRAS-CoV-2 ; cependant, les vaccins COVID-19 mis à jour pourraient améliorer la réduction de la transmission du variant du SRAS-CoV-2. Les peptides N ont été signalés comme des substitutions immunitaires idéales pour la protéine N. Ainsi, les stratégies d’association de peptides ont été poursuivies par les chercheurs comme une mesure rentable pour les expériences de biosynthèse cellulaire par rapport à la protéine N entière.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont amélioré les vaccins SARS-CoV-2 précédemment développés en incorporant la protéine S chimérique Delta-Omicron, les peptides N et les séquences d’épitopes des lymphocytes T.
Les peptides N qui étaient fonctionnellement indispensables pour le SRAS-CoV-2 et qui ont induit des réponses robustes des lymphocytes T ont été sélectionnés pour l’analyse. Des protéines structurales avec des séquences hautement conservées pour différentes familles de CoV ont été ciblées pour des candidats probables attractifs pour les lymphocytes T. Les protéines fonctionnelles n’ont pas été prises en compte car elles pourraient détourner les complexes majeurs d’histocompatibilité humains.
Le groupe d’épitopes de différenciation 4+ (CD4+) du récepteur des lymphocytes T (TCR) a été concentré et comparé à celui des séquences induisant la réponse des lymphocytes T des patients convalescents de la littérature existante. Les séquences SARS-CoV-1 et SARS-CoV-2 S ont été analysées et l’estimation de l’épitope des lymphocytes B a été réalisée. Les peptides hautement identiques aux protéines humaines et situés à proximité des cadres de lecture ouverts (ORF) individuels ont été exclus de l’analyse.
Les séquences des protéines SARS-CoV-1 et 2 S, N, enveloppe (E) et membrane (M) ont été alignées avec les CoV du rhume, et des arbres guides ont été créés sur la base des similitudes de séquence. Dans la séquence conçue, le brin bêta (β) central a été éliminé de la région de la sous-unité 2 de la protéine S (S2) pour empêcher les transitions protéiques avant et après fusion. Les épitopes N ont été interconnectés par des lieurs EAAAK non immunogènes, et les peptides E ont été placés entre les lieurs dans le domaine cytoplasmique modifié (CDo). En plus de la construction du modèle chimérique SARS-CoV-2 S, des modèles pour les protéines hybrides S dépourvues de domaines transmembranaires (TM) et le SARS-CoV-2 wt S ont été construits.
Résultats
La séquence protéique conçue avait un domaine TM, un peptide signal et un CDo généré à l’aide d’épitopes de lymphocytes T liés par une liaison EAAAK non immunogène et hélicoïdale et manquait d’une grande proportion du cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC)/zone d’amélioration dépendante des anticorps (ADE) et brin bêta central. Les régions de liaison pourraient également être utilisées comme sites probables d’insertion d’épitopes contre des virus émergents. Le brin β central a été remplacé par deux tronçons de brin β discontinus qui pouvaient se lier aux brins complémentaires de la feuille β centrale via une liaison hydrogène.
L’intégrité structurelle de la région a donc été maintenue bien que les longueurs de brins soient insuffisantes pour supporter la transition S pré- à post-fusion, contrairement au brin β de base natif. Les signaux de sortie ER (réticulum endoplasmique) portant des charges positives du S natif du SRAS-CoV-2 étaient situés à l’extrémité CDo pour permettre une sortie facilitée par l’ER. Le domaine de liaison au récepteur (RBD) de la protéine principale (Mpro) était bien replié et était similaire dans tous les modèles.
La séquence conçue ressemblait structurellement au SARS-CoV-2 S natif, et tous les domaines, y compris le CDo, se sont bien formés. La séquence avait cinq épitopes liés à EAAAK, dont ≥ 2 épitopes étaient repliés après la construction du modèle dépourvus de domaine TM. La distance entre le peptide et l’épitope mémoire (ME)/séquence terminale dans la construction contenant le domaine TM était le double (16 Å) de celle de la construction dépourvue de TM (ΔTM). La séquence initiale semblait entraîner le pliage dans le CDo.
ME était complètement non structuré dans la construction TM + mais présentait des structures partielles dans la construction ΔTM, ce qui peut être dû à la moindre distance (huit Å) au peptide pilote de repliement (FDP). Le FDP a été construit en joignant plusieurs molécules de peptides de protéine N réactives aux lymphocytes T cytotoxiques (CD8 +) et auxiliaires (CD4 +) provenant d’études immunitaires. Dans la protéine N native, ils étaient situés l’un à côté de l’autre, décomposés par le système immunologique en plusieurs minuscules peptides.
La distance était moindre en raison de l’absence du domaine TM, qui autrement éloignait le CDo de Mpro dans la construction TM+. La construction ΔTM avec des épitopes de protéines cytoplasmiques liées à EAAAK pourrait être un candidat probable pour le développement d’un vaccin contre le SRAS-CoV-2 ou tout organisme viral. Les réponses des lymphocytes T chez les individus non exposés au SRAS-CoV-2 au COVID-19 ont été détectées pour ≥ 1 peptide des protéines E, indiquant un impact probable de l’immunité induite par le virus du rhume.
L’inclusion de la protéine N du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS CoV) a généré un arbre distinctif qui a lentement divergé des autres CoV, y compris le SRAS-CoV-2. La protéine E pourrait être un candidat approprié pour le développement de vaccins en dehors de la protéine N, car les séquences E étaient hautement conservées parmi les souches de SARS-CoV-2. De manière surprenante, les séquences S et E étaient hautement conservées dans le MERS et parmi les souches de SRAS naturellement éteintes, respectivement. Les épitopes de la protéine M ont montré une persistance plus faible, sauf chez les travailleurs de la santé fortement exposés au SRAS-CoV-2.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré la conception d’une construction de vaccin COVID-19 à réaction croisée avec des épitopes évoquant les lymphocytes T des protéines structurales du SRAS-2 sélectionnés à partir de la littérature existante. L’équipe a proposé que tout peptide de lymphocyte T identique aux autres CoV humains puisse être introduit dans les zones de liaison EAAAK. L’approche pourrait être appliquée à toute situation d’urgence ou même à des épidémies non résolues à long terme telles que la dengue, le virus du Nil occidental et la grippe.
*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.
