Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont développé des nanocorps covalents (anticorps à domaine unique) pour neutraliser le coronavirus-2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) et ses variantes.
La pandémie en cours de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) et l’émergence de nouvelles variantes du SRAS-CoV-2 tout au long de la pandémie justifient des médicaments et un traitement prophylactiques efficaces. Outre les vaccins contre le SRAS-CoV-2, le développement de médicaments et de thérapies inhibant le virus est essentiel. Certains médicaments inhibant les interactions entre la protéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 et le récepteur de l’hôte, l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), ont été développés. Pourtant, il reste difficile d’inhiber ou de bloquer complètement l’infection par le SRAS-CoV-2. Certains produits biologiques à base de protéines ont été développés, qui exercent leurs effets par des interactions non covalentes. Étant donné que ces interactions sont réversibles, le virus peut réinfecter les cellules une fois que le médicament (protéine biologique) se dissocie.
Les protéines naturellement disponibles, en général, ne se lient pas à leurs cibles de manière covalente. Pour surmonter cette limitation, les chercheurs de l’étude avaient précédemment démontré une stratégie de thérapie réactive activée par la proximité (PERx) pour créer des médicaments protéiques covalents. Dans cette méthode, un acide aminé non naturel (Uaa) est introduit dans le médicament biologique protéique, qui réagit uniquement avec le résidu cible naturel lorsque le médicament et la cible interagissent, établissant une réticulation covalente.
L’étude et les conclusions
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé des nanocorps protéiques présentant des interactions covalentes et une liaison irréversible pour inhiber le SRAS-CoV-2 et ses variantes. Ils ont utilisé le principe PERx pour créer des nanocorps covalents et ont initialement introduit le fluorosulfate-L-tyrosine (FSY) comme Uaa parce qu’il est stable et réagit avec les résidus de tyrosine, d’histidine et de lysine dans des conditions cellulaires biocompatibles grâce à l’échange de fluorure de soufre activé par la proximité (SuFEx ) réaction.
FSY a été codé génétiquement dans les nanocorps H11-D4, MR17-K99Y et SR4 sur différents sites. In vitro L’examen a confirmé que les nanocorps de type sauvage (WT) ne se liaient pas à la protéine S de manière covalente, tandis que les nanocorps mutants formaient des liaisons croisées covalentes avec le S-RBD. L’efficacité de réticulation était faible pour le nanocorps H11-D4, 10,5 % pour MR17-K99Y (101FSY), 28,3 % pour SR4 (54FSY) et 41,3 % pour SR4 (57FSY). Les analyses en fonction du temps ont noté que SR4 (57FSY) était efficace et ont été utilisées pour des études ultérieures.
Ensuite, l’efficacité des nanocorps SR4 pour inhiber la liaison du S-RBD aux récepteurs ACE2 a été déterminée. Sans surprise, le WT SR4 a démontré une inhibition réversible de la liaison du S-RBD au récepteur ACE2, tandis que le SR4 covalent (57FSY) a montré une liaison efficace au S-RBD, inhibant la liaison du RBD et de l’ACE2. Le SR4 covalent a montré une puissance significative pour inhiber le pseudovirus SARS-CoV-2 par rapport au WT SR4, mais avec une amélioration modérée par rapport au WT SR4.
Une expérience similaire a été récapitulée avec le virus SARS-CoV-2 authentique et, étonnamment, il n’y a eu aucune amélioration significative de l’inhibition du SR4 covalent par rapport au WT SR4. L’analyse de la structure cristalline a révélé que SR4 accède et se lie à S-RBD dans son état actif « up ».
Au lieu de cela, les auteurs ont estimé que la liaison dans l’état inactif «down» de S-RBD pourrait être efficace. À cette fin, ils ont conçu le nanocorps mNb6 avec FSY, car mNb6 se lie au S-RBD à l’état « bas ». FSY a été incorporé individuellement à 30 sites dans mNb6 à trois régions déterminant la complémentarité (CDR). La réticulation covalente de mNb6 avec S-RBD a été observée pour plusieurs emplacements dans mNb6, et ils ont noté que le site mNb6 (108FSY) avait le taux de réticulation le plus rapide.
Un FSY substitué par du fluor (FFY) a été introduit en tant que Uaa dans mNb6 au locus 108, en supposant qu’un substituant attracteur d’électrons de FSY pourrait accélérer la vitesse de réaction PERx. Comme prévu, une augmentation de 2,4 fois de la vitesse de réaction PERx a été observée pour le nanocorps mNb6 (108FFY) par rapport au système mNb6 (108FSY). Avec le système mNb6 (108FFY), la puissance et l’efficacité de l’inhibition RBD:ACE2 ont été améliorées dans les expériences sur le pseudovirus et sur le SARS-CoV-2 authentique.
De plus, le mNb6 (108FFY) inhibe puissamment les pseudovirus des variants Alpha et Delta. Enfin, l’équipe de recherche a conçu le récepteur soluble ACE2 en tant que liant covalent pour la protéine S. ACE2 a été incorporé individuellement sur plusieurs sites, et il a été noté que ACE2 (34FSY) avait l’efficacité de réticulation la plus élevée (28,3%) et qu’il y avait une réticulation covalente entre S-RBD et ACE2 (34FSY).
conclusion
L’étude actuelle a montré le potentiel inhibiteur efficace des nanocorps covalents génétiquement modifiés sur la liaison du S-RBD et du récepteur ACE2 humain via la stratégie PERx. De plus, l’incorporation de FFY a augmenté la vitesse de réaction de 2,4 fois, et le nanocorps résultant [mNb6 (108FFY)] inhibé à la fois le SRAS-CoV-2 authentique et le pseudovirus.
Fait intéressant, la conception d’un récepteur ACE2 soluble avec FSY comme liant covalent a démontré une réticulation irréversible. Ces résultats ont montré que les nanocorps protéiques pouvaient être facilement synthétisés en tant que liants covalents et que le principe PERx pouvait être extrapolé pour concevoir des médicaments protéiques covalents pour d’autres maladies infectieuses.
*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.
