Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont démontré que l’origami d’acide désoxyribonucléique (ADN) était une plate-forme potentielle pour afficher le domaine de liaison aux récepteurs (RBD) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Sommaire
Arrière plan
Il a été démontré que la présentation multivalente d’antigènes améliore l’immunogénicité des vaccins sous-unitaires. Dans les organes lymphoïdes secondaires, une avidité et une valence élevées ont stimulé la réticulation et la signalisation du récepteur des lymphocytes B (BCR) et l’absorption de l’antigène médié par le BCR, entraînant une activation précoce des lymphocytes B et de l’immunité humorale. Le rôle de la signalisation BCR dans les réponses anticorps a été initialement identifié pour les antigènes indépendants du thymus (TI), en particulier la classe TI-1. L’organisation des antigènes pourrait représenter un nouveau principe de conception de vaccins pour induire une immunité humorale via la voie dépendante du thymus (TD).
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont émis l’hypothèse que les écrans d’antigènes multivalents équipés d’échafaudages composés d’antigènes TI pourraient stimuler les réponses des anticorps TD contre les antigènes du SRAS-CoV-2.
L’équipe a utilisé la conception DAEDALUS, qui comprenait des particules icosaédriques de type ADN-virus (ADN-VLP) avec 50 sites de conjugaison potentiels qui affichaient le SARS-CoV-2 RBD. La conception a également facilité l’étude de l’effet de l’organisation antigénique à l’échelle nanométrique sur l’activation des cellules B par l’origami d’ADN. De plus, une stratégie de fonctionnalisation in situ a été employée pour la fixation d’antigènes à l’aide de la chimie de cycloaddition d’azide-alcyne (SPAAC).
L’équipe a également généré 30 agrafes d’oligonucléotides comprenant des groupes triéthylène glycol (TEG)-dibenzocyclooctyne (DBCO) à l’extrémité 5′ des ADN-VLP d’assemblage qui présentaient à l’extérieur 1x, 6x ou 30x groupes DBCO. Par la suite, RBD a été sélectivement modifié avec une stratégie de réoxydation avec un lieur succinimidyl 4- (N-maléimidométhyl) cyclohexane-1-carboxylate (SMCC) -TEG-azide avant de l’incuber avec de l’origami d’ADN porteur de DBCO pour la fabrication de I52-1x- , 6x-, 30x-RBD.
L’activité de liaison du RBD-azide (Az) avant et après la conjugaison avec les ADN-VLP a été étudiée en effectuant des expériences de cytométrie en flux sur des cellules HEK293 exprimant l’enzyme de conversion de l’angiotensine-2 (ACE-2). L’équipe a également comparé la liaison monovalente affichée par le RBD-Cy5 marqué par un fluorophore et le RBD de type sauvage en marquant sélectivement l’Az. De plus, les chercheurs ont déterminé si l’affichage RBD multivalent utilisé avec les ADN-VLP conduirait à une avidité améliorée. Ceci a été réalisé en synthétisant deux VLP marqués au fluorophore appelés I52-30x-RBD-5x-Cy5 et I52-5x-Cy5 pour faciliter la détection directe de la liaison.
De plus, la capacité des ADN-VLP fonctionnalisés avec RBD à déclencher la signalisation BCR a été estimée à l’aide d’un Ca2+ essai de flux. Plus précisément, des lignées de cellules B Ramos qui exprimaient les anticorps somatiques B38 ou CR3022 ont été développées, suivies d’une validation de la signalisation BCR avec un anticorps anti-immunoglobuline M (IgM). L’équipe a également déterminé si les ADN-VLP fonctionnalisés par RBD provoquaient l’activation des lymphocytes B in vivo et stimulaient les réponses des anticorps. Ceci a été réalisé en immunisant séquentiellement des souris C57BL/6 avec RBD de type sauvage, I52-6x-RBD et I52-30x-RBD.
Résultats
Les résultats de l’étude ont montré que l’optimisation des conditions de réaction conduisait à une conversion quasi quantitative ainsi qu’à une couverture de plus de 80 % des sites de conjugaison. La conversion a été influencée par les concentrations maximales de DBCO, car une couverture de seulement 30 % a été observée pour I52-1x-RBD. L’équipe a vérifié la monodispersité des ADN-VLP purifiés à l’aide de la diffusion dynamique de la lumière (DLS), tandis que l’analyse de l’intégrité structurelle vérifiée I52-30x-RBD associée à l’origami d’ADN à l’aide de la microscopie électronique à transmission à souche négative (TEM). Notamment, l’équipe a observé que les antigènes étaient clairement visibles avec une organisation symétrique.
Il a été observé que la liaison des VLP fonctionnalisés par RBD s’est considérablement améliorée par rapport au RBD-Cy5 monomère, alors qu’aucune liaison n’a été détectée pour le I52-5x-Cy5. Lorsque la luminosité de Cy5 par RBD a été ajustée, I52-30x-RBD-5x-Cy5 a révélé une intensité de fluorescence médiane qui était de près d’un ordre de grandeur supérieure à celle notée pour le RBD-Cy5 monomère, ce qui suggère l’influence de l’avidité pour la reconnaissance des VLP.
Le RBD monomérique de type sauvage n’a pas activé les lymphocytes B in vitro à une concentration de 30 nM. Cependant, lorsque les cellules Ramos B ont été incubées avec des ADN-VLP multivalents, une signalisation BCR efficace a été obtenue. De plus, l’équipe a observé une augmentation de Ca2+ flux proportionnel à la valence pour les lignées cellulaires, avec une puissance plus élevée notée pour I52-30x-RBD que I52-6x-RBD.
De plus, B38 et CR3022 ont affiché une liaison à différents épitopes RBD avec une affinité monovalente intermédiaire, comme indiqué pour les fragments Fab correspondants. Malgré la différence significative d’affinité, l’équipe a observé une signalisation BCR totale comparable à celle du contrôle IgM dans le cas de tous les ADN-VLP fonctionnalisés. De plus, les systèmes antigène-BCR variaient en fonction du mode et de l’affinité pour la fixation de l’antigène.
Après l’administration de la première dose de rappel aux souris C57BL/6, l’équipe a constaté une élévation de 130 fois des dilutions finales dans le cas de l’ADN-VLP 30-valent par rapport au RBD monomère. De plus, I52-6x-RBD n’a pas augmenté la réponse des lymphocytes B mais a suscité des titres d’anticorps similaires à ceux observés dans le RBD monomère après les première et deuxième doses. Cependant, l’équipe n’a noté aucune augmentation des titres d’IgG spécifiques à l’ADN contre l’échafaudage, suggérant l’absence de mémoire des lymphocytes B pour l’ADN-VLP.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence l’efficacité de l’origami d’ADN filaire pour afficher les antigènes du SRAS-CoV-2. En outre, l’étude a révélé l’utilité des ADN-VLP pour la conception rationnelle de vaccins.
*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.
