Une étude montre que l’ARNsi à base de nanoparticules lipidiques est puissant pour supprimer coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) – l’agent causal de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) – dans les cellules ainsi que dans les modèles de souris.
Les cas de COVID-19 continuent d’augmenter dans le monde entier. Plusieurs vaccins ont maintenant été approuvés et sont en cours d’administration. Cependant, avec l’émergence de nouvelles variantes du virus, des questions se sont posées quant à l’efficacité des vaccins.
Le génome des coronavirus est codé par l’acide ribonucléique (ARN), ce qui les rend vulnérables aux interférences ARN, en particulier lorsqu’ils sont délivrés aux poumons. Cependant, il existe peu de thérapies ciblant l’ARN viral.
Les petits ARN interférents (siRNA) sont de courtes molécules d’ARN double brin. Ceux-ci interfèrent avec l’expression de gènes spécifiques et empêchent la traduction. Les molécules d’ARNsi peuvent être délivrées aux poumons par le nez ou par voie intraveineuse.
Dans une nouvelle étude, les chercheurs ont criblé plusieurs ARNsi qui ciblent les régions hautement conservées du SRAS-CoV-2 et peuvent inhiber la réplication du virus. Ils ont rendu compte de leurs résultats dans un article publié sur le bioRxiv * serveur de pré-impression.
Sélection de l’ARNsi
L’équipe a conçu des ARNsi ciblés sur l’ARN polymérase du virus, l’hélicase et la région leader non traduite 5 ‘(5’UTR). L’équipe a caractérisé le génome du SRAS-CoV-2 pour les caractéristiques structurelles et la conservation des séquences, et a recherché des séquences absentes du transcriptome humain.
En utilisant ces informations, ils ont généré environ 9 500 séquences d’ARNsi candidats à l’aide d’outils de conception d’ARNsi par ordinateur. À partir de ceux-ci, ils ont sélectionné 18 siRNA pour des tests supplémentaires. In vitro les tests de ces candidats ont montré des réponses variables, avec environ cinq montrant la meilleure diminution de l’expression des gènes du virus, également appelée répression. Deux d’entre eux peuvent cibler à la fois le SRAS-CoV et le SRAS-CoV-2.
L’ARNsi peut être stabilisé par d’autres changements chimiques, ce qui lui permet d’être plus puissant in vivo et montrent une répression virale plus forte. Les auteurs ont choisi siUTR3 pour une modification chimique supplémentaire parce que son site cible est dans une région hautement conservée de 5’UTR, importante pour le traitement viral et l’expression de l’ARN viral.
Une modification 2’O-méthyle dans siUTR3 a augmenté la stabilité du sérum et le maintien du niveau de répression du virus, mais la puissance de la répression du SRAS-CoV-2 a été réduite. Une optimisation plus poussée des modifications peut conduire à un ARNsi plus stable et plus puissant pour in vivo livraison.
Des études antérieures sur des virus à ARN ont montré qu’un seul ARNsi peut entraîner la mutation du virus, tandis que les combinaisons peuvent réduire l’émergence de variantes virales. L’équipe a donc testé trois siRNA puissants seuls et en combinaison. La combinaison a montré le même niveau de répression virale que chacun d’eux seul, bien que leurs concentrations individuelles dans la combinaison soient plus faibles.
Véhicule de livraison pour siRNA
L’équipe avait précédemment conçu des nanoparticules lipidiques «furtives» (sLNP) pour l’administration intraveineuse de siARN aux poumons. Le mucus épais associé au COVID-19 peut probablement gêner l’administration par aérosols, et une méthode intraveineuse peut s’avérer avantageuse. Ils ont modifié cette formulation pour délivrer des ARNsi de SARS-CoV-2 à un modèle de souris exprimant l’enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (ACE2).
Les souris infectées par le SRAS-CoV-2 et injectées avec le sLNP-siRNA ont montré une meilleure chance de survie, et ces souris avaient une perte de poids inférieure par rapport aux souris non traitées. Bien que le virus ait été complètement réprimé trois jours après l’administration de l’ARNsi, cet effet a été perdu après six jours, suggérant que la répression n’est que transitoire et apparaît un jour ou deux après l’injection. Des injections quotidiennes peuvent donc être nécessaires pendant les pics de charge virale.
Répression du sLNP-siRNA administré par voie intraveineuse de COVID-19 in vivo. (A) Des souris femelles et mâles K18-hACE.2 âgées de 7 à 13 semaines ont été infectées par voie intranasale avec du PBS ou 104 PFU / 20 μL de SRAS-CoV-2 (souche australienne VIC1, passage 4). (A) Les souris ont été traitées par voie intraveineuse avec 1 mg / kg dans 100 μL d’ARNsi emballé dans des nanoparticules lipidiques HFDM (LNP) par administration rétro-orbitale à -1 et 2 jours après l’infection (dpi). A 3dpi et 6dpi, les tissus pulmonaires et cérébraux ont été récoltés et homogénéisés pour des dosages immunoplastiques. (BD) La survie de la souris, la probabilité de survie, le poids corporel (changement de poids) et le score clinique ont été évalués aux jours indiqués après l’infection (dpi). (B) La perte de poids> 15% a été prise comme point final et les souris ont été euthanasiées. (C) Les souris ont été pesées et notées quotidiennement jusqu’au point final expérimental (6 dpi), pour la progression de la maladie. (D) Le score clinique a été évalué en fonction de la locomotion, du comportement et de l’apparence. Chaque point de données représente la moyenne ± SEM de 3 à 4 souris. (E) La quantité de particules virales infectieuses dans les tissus pulmonaires à 3 et 6 dpi a été titrée par des dosages immunoplaque sur des cellules Vero E6, en utilisant un anticorps spécifique de la protéine SARS-CoV-2 N et exprimée en PFU par gramme de tissu. Chaque point de données représente une réplique technique, où une souris équivaut à 3 répliques techniques et les barres représentent la moyenne ± SEM. (F) Une carte thermique de cluster hiérarchique non supervisée de l’expression du gène immunitaire dans les poumons à 6 dpi. Chaque ligne est un gène et chaque colonne est un groupe de traitement. Les lignes sont normalisées selon le score Z (vert: expression faible et rouge: expression élevée). Une valeur p <0,0001 (****) est considérée comme statistiquement significative lorsqu'elle est évaluée par ANOVA à 2 voies (post-test de Dunnett) par rapport à siControl.
Les chercheurs n’ont constaté aucune dérégulation immunitaire à cause des ARNsi. Ils ont également modifié la formulation pour assurer la réduction de toute stimulation immunitaire due au lipide.
Ils ont fait cela en réduisant la quantité d’un lipide cationique, qui a été vu pour activer le système immunitaire. La réduction de la quantité de ce lipide dans la formulation a réduit la charge positive de près de moitié. Semblable à la formulation précédente, cette formulation a également montré une répression efficace du virus et une meilleure survie des souris.
Les vaccins Moderna et Pfizer utilisent la LNP comme vecteur de livraison. Leur succès dans la traduction clinique de la LNP contribue à l’idée que les LNP sont sûrs à utiliser comme vecteurs de livraison pour l’ARNm et l’ARNi. Sur la base de cela, cette étude montre que les LNP peuvent également fournir de l’ARNsi et ont le potentiel d’être utilisés comme traitement COVID-19.
*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.
