Dans une étude récente publiée dans Nanotechnologie de la natureles chercheurs ont exploré l’efficacité avec laquelle des vaccins, des médicaments et des anticorps monoclonaux (mAbs) nouveaux et potentiels basés sur la nanotechnologie pourraient combattre les variantes actuelles et à venir du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Arrière plan
Jusqu’à présent, les vaccins à acide ribonucléique messager (ARNm) basés sur la nanotechnologie ont remarquablement combattu le SRAS-CoV-2 ; cependant, les variantes émergentes du SRAS-CoV-2 appellent de nouvelles stratégies pour compenser la perte d’efficacité du vaccin à ARNm contre elles.
Omicron, par exemple, a sévèrement réduit la fonction des anticorps neutralisants (nAbs) avec moins de 3 % de mutations dans sa protéine de pointe (S). Les entreprises de fabrication de vaccins à ARNm ont commencé à envisager de développer des vaccins spécifiques à Omicron.
Vaccins, médicaments et anticorps basés sur la nanotechnologie
Les anti-inflammatoires (par exemple, la dexaméthasone) et les antiviraux à large spectre restent prometteurs pour traiter la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) et réduire la morbidité et la mortalité. Par exemple, certains NP s’accumulent principalement dans les macrophages, ce qui soulève la possibilité de cibler la dexaméthasone sur les cellules immunitaires, ce qui, à son tour, pourrait supprimer les réponses hyper-inflammatoires anormales liées au COVID-19.
Non seulement les nanoparticules (NP) se sont révélées prometteuses en tant qu’administration de médicaments, mais les nanomédicaments formulés pourraient atteindre un ciblage passif et actif du SRAS-CoV-2, prolonger le temps de circulation des médicaments et réduire les effets secondaires.
De plus, les médicaments à base d’acide nucléique activés par NP pourraient être co-chargés avec des antiviraux à large spectre dans un nanosystème. Une stratégie d’intervention qui intègre diverses modalités thérapeutiques dans un nanosystème pourrait encore améliorer l’efficacité des tapis à base de NP contre le SRAS-CoV-2 et ses variantes. Notamment, ces médicaments interfèrent avec la signalisation pro-inflammatoire ou la réplication virale pour combattre le COVID-19.
Les vaccins à base de NP, en particulier les vaccins à ARNm-nanoparticules liquides (LNP), présentent plusieurs avantages, notamment la modularité et une efficacité élevée ; de plus, ils peuvent être fabriqués rapidement à grande échelle. Par conséquent, Moderna a terminé l’essai clinique de phase I d’un ARNm-1273 de vaccin COVID-19 basé sur le LNP en seulement 63 jours après la sélection de la séquence.
Étant donné que les anticorps du domaine de liaison au récepteur (RBD) ont le potentiel de neutraliser le SRAS-CoV, le SRAS-CoV-2 et les coronavirus de chauve-souris, les vaccins à base de RBD peuvent également provoquer des anticorps croisés contre le SRAS-CoV-2 et ses variantes. Un vaccin RBD-24-mer NP a été développé en attachant 24 RBD marqués à la sortase A à la surface de la ferritine. L’immunisation des macaques avec les vaccins RBD-24-mer NP a induit des titres élevés de nAbs contre les variants SARS-CoV-2 résistants à la neutralisation, y compris Alpha, Beta et Gamma.
De même, les chercheurs ont conçu un vaccin RBD-20-mer NP composé de 20 sous-unités SARS-CoV-2 RBD à l’aide d’un NP à auto-assemblage conçu par ordinateur. Ce vaccin à base de NP pourrait induire des attrapes ciblant les variants pseudotypés du virus de l’immunodéficience humaine (VIH) et du virus de la stomatite vésiculeuse (VSV) du SRAS-CoV-2 chez les primates non humains.
Une efficacité plus élevée et un temps de fabrication court seraient cruciaux pour les vaccins COVID-19 de nouvelle génération adaptés aux variantes du SRAS-CoV-2. Par conséquent, les vaccins à base de NP présentent un grand potentiel en raison de leur efficacité élevée et de leur commodité d’origine dans la mise à niveau du potentiel pour prouver leur efficacité par rapport aux vaccins COVID-19 actuellement utilisés.
Étant donné que certains attrapes monomères conçus en laboratoire qui neutralisent le SRAS-CoV-2 ne parviennent pas à neutraliser certaines de ses variantes. Les futurs efforts de recherche devraient développer des nanoplateformes d’anticorps multivalents pour promouvoir l’activité neutralisante des attrapes monomériques contre ces variants du SRAS-CoV-2. Des études ont montré que ces nanocorps neutralisent les variants du SRAS-CoV-2 par de multiples mécanismes. Par exemple, les nanocorps de classe I ciblent les sites de liaison de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2). Les nanocorps de classe II se lient aux épitopes hautement conservés de la protéine S, conservant ainsi une activité puissante contre la plupart des variantes.
Plus intrigant, les nanocorps de classe III reconnaissent des épitopes uniques habituellement inaccessibles aux anticorps conventionnels. Il est même possible d’améliorer l’efficacité globale des trois classes de nanocorps. De telles nanoplateformes d’anticorps multivalents auraient le potentiel de se lier simultanément à différents sites de protéines S, ciblant ainsi efficacement toutes les variantes du SRAS-CoV-2. Dans ce contexte, le développement de nanoleurres à base d’ACE2 présente également un grand potentiel pour devenir une plate-forme universelle pour toutes les variantes du SRAS-CoV-2, car toutes ont une affinité de liaison élevée pour les récepteurs ACE2, quelles que soient leurs mutations continues.
En outre, le développement de nanoleurres à base d’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) présente un grand potentiel pour devenir une plate-forme universelle pour toutes les variantes du SRAS-CoV-2, car tous ont une affinité de liaison élevée pour les récepteurs ACE2, quelles que soient leurs mutations continues. En outre, une large gamme de nanostructures (par exemple, l’origami d’ADN) qui combattent directement les variantes du SRAS-CoV-2 ou affichent des récepteurs ACE2 ou des attrapes sur leurs surfaces pourraient être adaptées pour préparer de nouvelles stratégies de traitement basées sur les NP pour combattre les variantes du SRAS-CoV-2 .
Conclusion
En raison de la diffusion rapide des variantes du SRAS-CoV-2 dans le monde, les progrès et les innovations dans le domaine des nanotechnologies pourraient fournir diverses approches pour accélérer la fin de la pandémie. Les stratégies de conception basées sur les NP développées pour le SRAS-CoV-2 pourraient également susciter l’innovation dans le développement de stratégies basées sur la nanotechnologie pour gérer d’autres futurs agents pathogènes infectieux et leurs variantes.
