Dans une étude récente publiée dans Pathogènes PLOS, les chercheurs ont criblé une bibliothèque de phages codant pour des protéines biosynthétiques appelées αReps. Ils ont recherché des αReps qui pourraient bloquer l’interaction entre le domaine de liaison aux récepteurs (RBD) de la protéine de pointe (S) du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS-CoV-2) avec les récepteurs de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) de l’hôte.
Sommaire
Arrière plan
Il est crucial de développer des stratégies antivirales efficaces contre le SRAS-CoV-2 pour atténuer et contrôler la crise de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) qui a déjà entraîné plus de six millions de décès dans le monde. Une stratégie de lutte contre la propagation de tous les virus respiratoires est également nécessaire pour lutter contre les futures pandémies.
Le SRAS-CoV-2 initie l’infection dans la cavité nasale, se réplique dans les épithéliums olfactifs et les voies respiratoires inférieures (URT), puis atteint les voies respiratoires inférieures (LRT), où il établit l’infection. Puisqu’il cause des dommages massifs dans l’épithélium olfactif, une multiplication du virus antiviral bloquant dans le nez et l’URT pourrait offrir d’immenses avantages thérapeutiques et même fournir une protection prophylactique.
Certains anticorps immunoglobulines G (IgG) monoclonaux neutralisants humains inhibent l’infection par le SRAS-CoV-2 dans le nez et l’URT ; cependant, leur utilisation est limitée. De plus, leur fermeté à la nébulisation et à l’aérosolisation est médiocre. Ils nécessitent une injection et ne peuvent pas être pris par voie orale ou par pulvérisation.
Les αReps sont des protéines thermostables longues de 31 acides aminés (AA) que l’on trouve couramment chez les eucaryotes et les procaryotes, y compris les thermophiles. Les séquences d’αReps homologues forment un profil de séquence contrasté, la plupart des positions étant occupées par des AA conservés et les positions restantes générant une surface de liaison flexible. Les scientifiques ont assemblé une bibliothèque αRep massive avec une vaste collection de cibles protéiques disparates, en particulier pour interagir et interférer de manière délétère avec la maturation du virus (par exemple, contre la protéine de nucléocapside du virus de l’immunodéficience humaine).
La protéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2, comme les protéines S de tous les coronavirus, abrite le RBD. RBD est une cible pour identifier les ligands qui bloquent l’interaction avec les récepteurs de la cellule hôte. Cependant, l’évolution du SRAS-CoV-2 a conduit à l’émergence de mutations d’échappement explicites dans le RBD, rendant le domaine variable actuel des traitements basés sur les anticorps à chaîne lourde (VHH) beaucoup moins efficaces.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé une série αRep spécifique au RBD du SARS-CoV-2 S, qui pourrait facilement s’adapter pour fonctionner de manière stable contre les variants du SARS-CoV-2 à faible coût. Les chercheurs ont utilisé une méthode précédemment établie pour construire la bibliothèque αRep qui reposait sur la polymérisation de microgènes synthétiques correspondant à des répétitions individuelles de type HEAT. Ils ont utilisé la surface de phages filamenteux dérivés de M13 pour exprimer les protéines αRep.
Ils ont cloné les gènes αRep codant pour les liants RBD dans le vecteur d’expression bactérien pQE81 et ont utilisé les plasmides résultants pour transformer les cellules de Rosetta. La bibliothèque a été estimée contenir 1,7 x 109 clones indépendants.
En outre, les chercheurs ont réalisé des expériences de cinétique de liaison et utilisé l’interférométrie de biocouche pour la détermination de l’affinité. De plus, ils ont effectué des tests de compétition entre αReps en utilisant le SARS-CoV-2 RBD biotinylé chargé sur des biocapteurs à streptavidine (SA).
Résultats de l’étude
Les αReps C2 et F9 ont affiché une affinité SARS-CoV-2 RBD dans la gamme nanomolaire (nM). L’hétérodimère F9-C2 et le pli homotrimère C2 ont montré une activité de neutralisation plus élevée contre le SRAS-CoV-2 que l’αReps parental. Ils présentaient une concentration inhibitrice demi-maximale (IC50) de trois à 12 nM.
De plus, F9-C2 et C2-foldon ont contribué à la neutralisation efficace d’une grande variété de variantes du SRAS-CoV-2, y compris Omicron. Cette caractéristique pourrait être due à la haute affinité inhérente des sous-unités αRep pour le RBD et à leur multimérisation, qui a permis une moindre dépendance aux substitutions AA dans la cible.
Des tests de liaison compétitifs ont montré que αReps neutralisait le SRAS-CoV-2 par différents mécanismes, C2 se liant à un site distant du motif de liaison du récepteur à ACE2 et chevauchant l’épitope VHH H11D4. En revanche, F9 a rivalisé avec ACE2 et VHH-72 pour lier le RBD. Dans le modèle du hamster, le traitement par C2 et F9 αReps a induit une réduction de la charge virale nasale (le principal site de réplication du SRAS-CoV-2), ainsi qu’une diminution de tous les marqueurs inflammatoires de l’infection.
conclusion
Avec l’optimisation de la sélection des liants et les efforts pour stabiliser l’αReps dans la cavité nasale, ces protéines biosynthétiques et leurs dérivés pourraient apparaître comme des liants neutralisants prometteurs et polyvalents ciblant la protéine S du SRAS-CoV-2. Ils pourraient également constituer un traitement potentiel à faible coût pour les virus respiratoires émergents. Cependant, les études futures devraient aborder les problèmes d’immunogénicité des αReps. Notamment, ils sont de taille relativement petite (par exemple, le C2 αRep est de 18,5 kDa), par conséquent, leur solubilité élevée, leur stabilité et leur association via des lieurs flexibles entraînent une faible activité immunogène, ce qui, à son tour, entrave l’induction d’effets indésirables lorsque livré dans la cavité nasale.
