Dans une étude récente publiée dans Immunitéles chercheurs ont isolé des mAb (anticorps monoclonaux) ciblés sur les protéines SARS-CoV-2 spike (S) chez des travailleurs de la santé convalescents (HCW), en mettant l’accent sur le gène IGHV1-69 (variable lourde d’immunoglobuline 1-69), le gène avec la plus grande structure et variation allélique.
Sommaire
Arrière plan
Le locus de la chaîne lourde (HC) de l’immunoglobuline humaine (Ig) présente des polymorphismes remarquables avec un degré élevé de variation structurelle et allélique. Les génotypes personnels d’IGH de la lignée germinale pourraient modifier les réponses à la vaccination et à l’infection. Cependant, les données sur les réponses spécifiques aux allèles sont limitées et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour approfondir la compréhension des différences interindividuelles dans les réponses Ab.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont effectué le génotypage des immunoglobulines des travailleurs de la santé infectés par le coronavirus 2 (SRAS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère antérieur pour détecter les variations structurelles et alléliques, en particulier celles qui affectent l’IGHV 1-69.
Un individu avec de nombreux lymphocytes B mémoire anti-S et une composition élevée en IGHV a été choisi, à partir duquel 29 mAb anti-SARS-CoV-2 ont été isolés. Les effets de l’utilisation d’IGHV ont été évalués en retournant un IGHV1-69*20 robuste utilisant un anticorps neutralisant, CAB-I47, en séquences de l’allèle IGHV1-69*20 et cinq autres allèles d’IGHV1-69. La microscopie cryoélectronique à haute résolution (cryo-EM) a été réalisée pour évaluer les interactions moléculaires du domaine de liaison au récepteur Ab-SARS-CoV-2 S (RBD).
La cohorte de l’étude comprenait 14 travailleurs de la santé (SP01 à SP14), qui ont été testés positifs au SRAS-CoV-2 par analyse de la réaction en chaîne par transcription inverse-polymérase (RT-PCR) en mai 2020 pour évaluer les réponses des lymphocytes B mémoire et l’évolution des anticorps anti-S. Des sérums et des cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC) ont été obtenus 7,0 mois après l’infection par le SARS-CoV-2. Les participants à l’étude ont obtenu des titres d’IgG anti-S et neutralisé le SRAS-CoV-2. Pour évaluer les génotypes IGHVV des participants, des bibliothèques d’IgM ont été exprimées, séquencées en masse et analysées.
De plus, une analyse d’haplotype a été effectuée pour identifier les allèles présents sur les chromosomes des participants. SP14 (qui possédait 3,0 allèles du gène IGHV1-69 IGHV1-69*01, 02, *20) a été sélectionné pour une analyse plus approfondie, pour qui les allèles V des chaînes légères lambda et kappa, IGLV et IGKV, ont été déterminés. Les lymphocytes B mémoire anti-S IgG+ ont été triés pour l’analyse de la séquence Ab.
En outre, le séquençage de l’acide ribonucléique (ARN) PMBC a été effectué et les sites Ab V (D) J des cellules triées ont été amplifiés par RT-PCR. L’alignement des séquences d’allèles IGHV1-69 a été évalué et le mAb CAB-147 (qui utilisait IGHV1-69*20) a été choisi pour évaluer le rôle des variations d’allèles IGHV1-69.
De plus, le site du gène V a été ramené à la configuration IGHV1-69 * 20 pour évaluer la contribution des hypermutations somatiques (SHM) à la capacité de neutralisation de CAB-I47. Une analyse structurale a été effectuée et les affinités de liaison pour CAB-I47, CAB-I47gL * 20, CAB-I47gL * 04 et CAB-I47 F55L Fabs (liaison fragment-antigène) ont été évaluées par analyse de résonance plasmonique de surface (SPR).
Les HC à réversion germinale (gL) ont été co-exprimées avec les LC matures de CAB-N86 et CAB-M77, et leurs puissances de neutralisation ont été déterminées. En outre, HDX-MS (spectrométrie de masse par échange hydrogène-deutérium) a été réalisée pour évaluer les spécificités des cibles CAB-M77 et CAB-I47.
Résultats
CAB-I47 Ab dépendait de manière critique de l’utilisation de l’allèle, et la neutralisation du SRAS-CoV-2 a été maintenue lors du retour du site variable (V) à l’allèle IGHV1-69*20, mais a été perdue lors du retour à d’autres allèles IGHV1-69. Les résultats de l’analyse structurelle ont montré que les polymorphismes génétiques codés par la lignée germinale F55 et R50 dans IGHV1-69 étaient essentiels pour les interactions S RBD-Ab à haute affinité de liaison. Les mAb CAB-I12, CAB-M77, CAB-I47, CAB-J39 et CAB-N86 ont puissamment neutralisé le SRAS-CoV-2 à l’aide de l’allèle IGHV1-69*20, jugé essentiel pour la fonction Ab.
Six allèles ont été détectés chez les participants, qui étaient IGHV1-69*01, *02, *04, *06, *09 et *20. Les participants SP-01, -02, -06, -08 et -11 ont montré une hétérozygotie IGHJ (IGHJ6*02, -03), SP14 ont montré une hétérozygotie IGHD2-21 (IGHD2-21*01,*02) et SP-04 , 05 ont montré une hétérozygotie IGHD3-10. Les résultats de l’analyse des haplotypes ont confirmé des variations structurelles et alléliques élevées dans IGHV1-69. Dans l’étude, des séquences de chaînes lourdes (n = 177) et des séquences appariées de chaînes lourdes et de chaînes légères (n = 146) ont été identifiées.
Une réponse anti-S hautement polyclonale a été observée, avec 171 clones distincts de 177 séquences HC analysées. De nombreux mAb utilisaient IGHV3-53 et comprenaient de petits HCDR3 (région déterminant la complémentarité HC 3), indicatifs d’Ac anti-SARS-CoV-2 de type classe 1, et CAB-52, un mAb très puissant neutralisant le SARS-CoV-2, utilisé IGHV3-30-3*01. La plupart des mAb puissants neutralisant le SARS-CoV-2 utilisaient les allèles IGHV1-69*02, *20.
Les SHM moyens pour neutraliser les mAb étaient de 10 % et 6,0 %, et de 10 % dans la séquence d’acides aminés et la séquence de nucléotides (nt), respectivement, et le gène J manquait de SHM. SP14 a induit IGHV1-69 en utilisant de puissants mAb neutralisants. Le potentiel de neutralisation de la souche SARS-CoV-2 ancestrale de CAB-I47gL*20 (version variable du gène gL CAB-I47 mAb) était 6,0 fois inférieur à celui des autres Abs.
Les Abs à échange d’allèle gL ont perdu leur capacité de neutralisation du SARS-CoV-2, à l’exception du mAb CAB-I47gL*04. La neutralisation de CAB-I47 F55L était inférieure de plus de 10 fois par rapport au mAb CAB-I47. L’affinité de liaison était considérablement moindre pour la région de liaison du fragment mAb CAB-I47-antigène que pour CAB-I47gL*20. La région de liaison à l’antigène du fragment CAB-I47 F55L a montré des taux d’activation comparables à ceux de CAB-I47, mais des taux de désactivation rapides et la région de liaison à l’antigène du fragment CAB-I47gL * 04 ont montré une très faible affinité de liaison à S RBD.
À partir de la base de données CoV-Ab, l’équipe a identifié les anticorps neutralisants IGHV1-69-using, BD56-031, BD57-005, REGN1097740, XGv-23239, C1210, C121142 et C14646P3S41, qui utilisaient IGHV1-69*20. CAB-I47 Fab était lié à la région RBD supérieure et appartenait aux Abs anti-RBD de classe 2. CAB-I47, CAB-M77 et CAB-N86 étaient sensibles à la mutation Zeta (la souche ancestrale D614G comprenant E484K). CAB-I47 Fab a bloqué la liaison de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) en raison de conflits stériques. La chaîne légère était également impliquée. Les mAb CV1206, CV118237 et BG1-2438 utilisaient l’allèle IGHV1-69*20 et étaient sensibles à la mutation Zeta.
Conclusion
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que les polymorphismes du gène IGH unique pouvaient avoir un impact sur la fonction Ab neutralisant le SRAS-CoV-2.
