Dans une récente étude publiée dans la revue Sciences avancéesles chercheurs ont développé des nanoparticules à empreinte moléculaire (nanoMIP) avec une activité à large spectre contre les virus mortels.
Étude : Développement rationnel de nanoparticules hypervalentes de liaison au bouclier de glycane avec inhibition à large spectre contre les virus mortels, y compris les variantes du SRAS-CoV-2. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock
Les maladies infectieuses virales constituent une grave menace pour l’homme. La récente épidémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a gravement menacé la santé publique, l’économie et le développement social dans le monde. Malgré le développement de multiples stratégies prophylactiques et thérapeutiques, les profils antigéniques viraux en évolution rapide présentent des défis importants, comme en témoignent les variantes mutantes du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2). Ainsi, les inhibiteurs à large spectre des virus sont hautement justifiés.
La glycosylation, la modification post-traductionnelle universelle, joue de nombreux rôles cruciaux. Plusieurs virus ont évolué pour utiliser la machinerie traductionnelle de l’hôte pour modifier leurs protéines avec des glycanes « soi », résultant en des enveloppes virales hautement glycosylées. Ces protéines glycosylées protègent les surfaces immunogènes avec une gaine dense de glycanes dérivés de l’hôte, facilitant ainsi l’évasion immunitaire.
Les polymères à empreinte moléculaire (MIP), également connus sous le nom d’anticorps plastiques/artificiels, sont des récepteurs synthétiques avec des anticorps qui imitent la liaison des anticorps par copolymérisation en présence de matrices. En raison de la facilité de préparation, de la stabilité au stockage et de la rentabilité, les MIP présentent un potentiel pour différentes applications telles que le diagnostic, le traitement du cancer, la reconnaissance des virus et la neutralisation des toxines. Des MIP ont été développés contre les virus, mais aucun avec une activité à large spectre.
L’étude et les conclusions
Dans la présente étude, des chercheurs en Chine ont développé des nanoMIP de liaison au bouclier de glycane avec une activité large et puissante contre les virus porteurs de glycane à haute teneur en mannose. Les nanoMIP ont été synthétisés par la technique d’impression et de revêtement de surface orientée épitope confinée à la microémulsion inverse (ROSIC). De même, des nanoparticules non imprimées (NIP) ont également été synthétisées en utilisant la même procédure sans matrices.
Les nanoMIP résultants avaient une morphologie sphérique bien définie avec un diamètre moyen de 39,5 nm. L’adsorption spécifique du mannose par les nanoMIPs était significativement élevée. Il convient de noter que les nanoMIP avaient des performances supérieures à certaines lectines liant le mannose. Les nanoMIP ont montré peu ou pas d’activité de liaison aux protéines non glycosylées. Chaque nanoMIP était capable de lier plus de 50 glycanes à haute teneur en mannose.
Les auteurs ont ensuite étudié la liaison et la cinétique des nanoMIPs aux protéines avec des glycanes riches en mannose en utilisant l’interférométrie de biocouche. Premièrement, la RNase B a été utilisée comme protéine cible et la constante de dissociation (Kré) était de 1,3 x 10-6 M, deux à trois ordres de grandeur améliorés par rapport au Kré de mannose. Le Kré pour la protéine SARS-CoV-2 S1 était de 5,3 x 10-sept M. En revanche, les NIP ne se sont pas liés à la RNase ou au SARS-CoV-2 S1.
En outre, les chercheurs ont découvert que la liaison des nanoMIP au pseudovirus SARS-CoV-2 était améliorée de trois ordres de grandeur par rapport à la protéine SARS-CoV-2 S1, ce qui suggère que les nanoMIP pourraient se lier aux virions avec une avidité élevée. Ensuite, les auteurs ont évalué la liaison compétitive des nanoMIP avec l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) aux niveaux des protéines et des pseudovirus. Au niveau des protéines, la liaison de l’ACE2 au SARS-CoV-2 S1 n’a pas été observée même à des concentrations élevées d’ACE2 (jusqu’à 200 nM).
Illustration de l’inhibition du virus par le nanoMIP anti-mannose élevé.
Au niveau du pseudovirus, la liaison de l’ACE2 (au pseudovirus) a diminué avec l’augmentation des concentrations de nanoMIP, avec une inhibition complète à 100 μg/ml. Dans un essai de neutralisation de pseudovirus, les nanoMIP ont montré une inhibition de 90,2 % des particules pseudo-virales du SRAS-CoV-2 de type sauvage. De même, une efficacité d’inhibition élevée a été observée avec les pseudovirus des mutants du SARS-CoV-2 hébergeant des mutations N439K, N501Y, D614G ou Δ69-70 et les variantes SARS-CoV-2 Delta et Omicron.
Les nanoMIP ont inhibé 95,5 % des pseudoparticules du virus Lasso et 97,2 % des pseudovirus du VIH, soutenant l’activité à large spectre des nanoMIP contre le virus Lasso, le VIH et le SRAS-CoV-2 et ses variants mutants. Pseudovirus SARS-CoV-2 traités avec des nanoMIP agrégés en grappes, avec seulement quelques pseudo-particules à l’extérieur des grappes. De plus, les pseudovirus SARS-CoV-2 marqués avec des marqueurs fluorescents ont été traités avec des nanoMIP et incubés avec des cellules hôtes.
Inhibition puissante des virus vivants. a, b) La charge d’ARN du virus SARS-CoV-2 authentique (type sauvage et Delta) à 3 jours après l’infection à partir de cellules Vero traitées avec différentes concentrations de nanoMIP. Moyenne ± SD, n = 3. c–f) Images d’effet cytopathique (CPE) de cellules Vero traitées avec nanoMIP (800 µg mL−1), NIP (800 µg mL−1) et MBL (10 µg mL−1) sous l’infection de SARS-CoV-2 vivant pendant 3 jours.
Les images de fluorescence ont démontré que les nanoMIP pouvaient réticuler efficacement les virions, s’agrégeant autour de la membrane de la cellule hôte. Les agrégats de pseudovirus induits par le nanoMIP étaient de taille submicronique à micronique. D’autres expériences ont révélé que les agrégats de pseudovirus induits par nanoMIP pourraient améliorer la phagocytose, activer l’immunité innée et faciliter l’inactivation virale.
Enfin, les chercheurs ont évalué la puissance des nanoMIP pour neutraliser le SRAS-CoV-2 de type sauvage authentique et la variante Delta. Les NanoMIP ont supprimé l’infection des cellules Vero avec le SARS-CoV-2 authentique (type sauvage et variante Delta). La charge d’ARN viral a diminué avec l’augmentation des concentrations de nanoMIP pour le type sauvage et la variante Delta. Il y avait peu ou pas d’effet cytopathique (CPE) avec le traitement nanoMIP par opposition à un CPE évident avec un traitement avec des NIP ou des lectines liant le mannose.
conclusion
En résumé, les chercheurs ont développé des anticorps artificiels hypervalents de liaison au bouclier de glycane avec une puissance et une ampleur élevées contre plusieurs virus. L’avidité de liaison élevée, l’encombrement stérique et la structure rigide des nanoMIP ont efficacement bloqué les interactions entre les cellules hôtes et les particules virales. Les nanoMIP ont induit l’agrégation virale en se liant simultanément à plusieurs virions, en inhibant l’entrée virale dans les cellules hôtes et en facilitant la phagocytose.
En raison de leurs capacités de blocage et de réticulation, les nanoMIP hypervalents offraient une stratégie unique pour une activité inhibitrice puissante et à large spectre contre différents virus, passant des antigènes/épitopes aux boucliers glycanes des virus, contournant ainsi les défis associés à la diversité virale et aux mutations. .
