Dans un article récemment publié dans la revue Virusles scientifiques ont décrit le développement d’une lignée cellulaire humaine appropriée pour le criblage à haut débit de médicaments antiviraux ciblant le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Les scientifiques ont conçu la lignée cellulaire de carcinome pulmonaire humain A549 pour exprimer des niveaux élevés d’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) et de sérine protéase transmembranaire 2 (TMPRSS2), deux protéines hôtes vitales nécessaires à l’entrée virale.
Sommaire
Arrière plan
La pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) causée par le SRAS-CoV-2 a imposé un immense fardeau au système de santé mondial, avec plus de 539 millions de cas confirmés de COVID-19 et plus de 6,3 millions de décès dans le monde. Avec la progression de la pandémie, de nombreuses variantes virales avec de nouveaux paysages mutationnels sont apparues dans le monde. Certains d’entre eux ont été désignés comme les variants préoccupants (COV) en raison de leur transmissibilité, de leur infectiosité, de leur virulence et de leur évasion immunitaire considérablement améliorées. Compte tenu de la menace croissante de la pandémie sur la santé publique mondiale, l’identification et le développement de médicaments antiviraux spécifiques au SRAS-CoV-2 sont nécessaires de toute urgence.
Dans l’étude actuelle, les scientifiques ont décrit le développement d’une lignée cellulaire A549 modifiée qui montre une expression robuste d’ACE2 et de TMPRSS2 et une sensibilité élevée à l’infection par le SRAS-CoV-2. ACE2 et TMPRSS2 sont essentiels pour héberger les protéines nécessaires à l’entrée du SRAS-CoV-2 dans les cellules hôtes.
Modification de la lignée cellulaire A549
La modification de la lignée cellulaire A549 a été effectuée en transduisant les cellules avec un lentivirus humain exprimant l’ACE2, suivie d’une sélection de clones à base de puromycine. Ensuite, les clones sélectionnés ont été transduits avec un lentivirus exprimant TMPRSS2.
Plus de 50 clones ont été sélectionnés. Dont, un clone a montré une expression robuste d’ACE2 et de TMPRSS2 et un taux d’infection élevé par le SARS-CoV-2 (60%). Le taux d’infection dans la lignée cellulaire modifiée est similaire à celui de la lignée cellulaire Vero E6, qui est une lignée cellulaire bien établie et largement utilisée pour caractériser l’infection par le SRAS-CoV-2.
Le tri unicellulaire de ces clones a été effectué pour générer des sous-clones dérivés d’une seule cellule. La sensibilité de ces sous-clones (cellules modifiées) à l’infection virale a été déterminée en les infectant avec le SRAS-CoV-2 de type sauvage et ses variantes delta et omicron. Dans l’ensemble, les cellules modifiées ont montré une sensibilité élevée à l’infection par toutes les variantes virales testées. Le taux d’infection des cellules modifiées était supérieur à celui d’une lignée cellulaire A549 humaine disponible dans le commerce exprimant ACE2 et TMPRSS2.
Caractérisation de la lignée cellulaire A549 modifiée
La réaction en chaîne inverse de transcription-polymérase (RT-PCR) et la cytométrie de flux ont été conduites pour déterminer les expressions d’ARNm d’ACE2 et de TMPRSS2 et l’expression de surface cellulaire d’ACE2, respectivement.
Les résultats ont révélé que les cellules modifiées expriment des niveaux significativement plus élevés d’ACE2 et de TMPRSS2 que les cellules A549 exprimant ACE2 et TMPRSS2 disponibles dans le commerce. De plus, les cellules modifiées ont montré une infectiosité plus élevée pour le SRAS-CoV-2 contenant la mutation D614G par rapport au virus de type sauvage. Le D614G est connu pour interférer avec la liaison au récepteur ACE2 et l’entrée virale.
Application de cellules A549 modifiées
L’utilité des cellules A549 modifiées en tant que plate-forme de criblage pour les médicaments antiviraux a été testée dans l’étude. Plus précisément, des cellules modifiées infectées par le SRAS-CoV-2 ont été utilisées pour comparer l’efficacité antivirale de neuf médicaments antiviraux (médicaments anti-COVID 19 réutilisés Nirmatrelvir, EIDD-1931, remdesivir ; médicament anti-VIH Nelfinavir ; et candidats médicaments antiviraux largement utilisés mésylate de camostat, naphtofluorescéine, E64d et décanoyl-RVKR-CMK).
L’analyse dose-réponse a révélé que tous les médicaments réutilisés ainsi que le médicament anti-VIH inhibent fortement l’infection par le SRAS-CoV-2 dans les cellules modifiées. Parmi les candidats médicaments, seul le mésylate de camostat a significativement inhibé l’infection virale. Ces observations indiquent que les cellules modifiées peuvent être utilisées pour le criblage à haut débit de médicaments antiviraux.
De plus, les cellules modifiées ont été utilisées pour tester l’efficacité antivirale d’un panel de médicaments contre les infections delta et omicron. Tous les médicaments antiviraux testés (EIDD-1931, remdesivir, nirmatrelvir et nelfinavir) ont montré une inhibition dose-dépendante de l’infection causée par le SRAS-CoV-2 de type sauvage et les variantes delta et omicron. Dans les cellules modifiées, la variante omicron a montré une sensibilité plus élevée au traitement médicamenteux par rapport au SRAS-CoV-2 de type sauvage et à la variante delta.
Importance de l’étude
Un modèle cellulaire humain adapté à l’infection par le SRAS-CoV-2 a été développé dans l’étude. La méthode de transduction lentivirale a été utilisée pour exprimer de manière stable et robuste l’ACE2 et le TMPRSS2 humains dans les cellules A549. Comme suggéré par les scientifiques, ces cellules A549 modifiées pourraient être potentiellement utilisées pour étudier les variantes émergentes du SRAS-CoV-2 et cribler des médicaments antiviraux.
