Dans une étude récente publiée dans PLoS ONEles chercheurs ont développé des nanocorps humanisés qui neutralisent le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2).
Arrière plan
La pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a provoqué une urgence sanitaire mondiale d’une ampleur sans précédent. Par conséquent, la communauté scientifique a réagi en développant rapidement des vaccins contre le SRAS-CoV-2. Bien que la vaccination contre le SRAS-CoV-2 ait été efficace contre le COVID-19 sévère et l’hospitalisation associée, il existe un potentiel d’émergence de variantes d’échappement.
Par conséquent, il existe un besoin urgent de pipelines abordables et à haut débit pour explorer des thérapies anti-SARS-CoV-2 efficaces. Les nanocorps sont des anticorps uniques à chaîne lourde uniquement chez les camélidés et certaines espèces de requins. En tant que produits biologiques antiviraux, les nanocorps offrent plusieurs avantages tels qu’une longue durée de conservation, une production de masse pratique dans des systèmes procaryotes et une perméabilité tissulaire plus élevée.
L’étude et les conclusions
Dans la présente étude, les chercheurs ont décrit une stratégie efficace et rapide pour concevoir et développer des nanocorps humanisés neutralisant le SRAS-CoV-2. Tout d’abord, des bibliothèques de nanocorps présentées sur phage ont été préparées, à partir d’un squelette dérivé du caplacizumab, afin d’établir une plate-forme pour la découverte rapide de nanocorps.
Un cycle de phage panning a été effectué contre le domaine S1 de la pointe SARS-CoV-2, avec deux cycles supplémentaires contre le domaine de liaison au récepteur (RBD). Les auteurs ont identifié 13 nanocorps à la suite d’un panoramique. Les nanocorps ont été synthétisés et purifiés par chromatographie d’affinité Ni-NTA et chromatographie d’exclusion de taille.
La modélisation d’ajustement global a révélé que les affinités de liaison envers RBD-mFc étaient de 0,9 nM pour le nanocorps RBD-1-1E et de 9,4 nM pour RBD-1-2G. RBD-1-2G avait une affinité de 6,9 nM pour l’analyte S1-Fc, une amélioration de 26,6 % par rapport à RBD-mFc. En outre, les résultats d’AlphaLISA ont indiqué que le nanocorps RBD-1-2G était un candidat thérapeutique potentiel.
Ensuite, des modalités bivalentes et trivalentes de RBD-1-2G ont été construites pour une évaluation plus approfondie ou une neutralisation améliorée. La version bivalente (RBD-1-2G-Fc) a montré une affinité améliorée (1,9 nM) et la version trivalente (RBD-1-2G-Tri) a montré une amélioration supplémentaire avec une affinité de 0,1 nM pour RBD. Les auteurs ont ensuite recherché si l’affinité améliorée correspondait à un potentiel thérapeutique accru. À cette fin, un test d’endocytose a été effectué à l’aide de points quantiques SARS-CoV-2 RBD.
RBD-1-2G a montré la puissance la plus élevée avec une concentration inhibitrice demi-maximale (IC50) de 390 nM. Le CI50 a été encore réduit à 14 nM avec la version bivalente (RBD-1-2G-Fc). RBD-1-2G a neutralisé les pseudovirus SARS-CoV-2 avec un IC50 de 490 nM, et des améliorations significatives étaient évidentes avec RBD-1-2G-Fc (IC50 – 88 nM) et RBD-1-2G-Tri (IC50 – 4,1 nM).
Dans un dépistage de neutralisation de virus vivants, le trivalent (IC50 – 182 nM) et bivalent (IC50 – 255 nM) les constructions étaient plus puissantes que RBD-1-2G (IC50 – 1211nM). Un réseau de protéomes membranaires humains a été réalisé pour évaluer la réactivité et la spécificité de RBD-1-2G. Ce criblage a confirmé que RBD-1-2G a montré une spécificité élevée à la protéine de pointe SARS-CoV-2 avec une liaison minimale aux protéines membranaires.
Notamment, le nanocorps était lié à facteur d’allongement mitochondrial 1 (MIEF1) dans le dépistage initial. Ce test a montré que RBD-1-2G pouvait se lier à des cibles potentielles hors cible. La microscopie cryo-électronique a été réalisée pour obtenir des cartes de densité de l’ectodomaine de pointe soluble complexé avec quatre nanocorps.
Les épitopes accessibles ont été classés en groupes 1 et 2. L’épitope du groupe 1 comprenait la région de liaison des nanocorps RBD-1-2G, RBD-1-1E et RBD-2-1F à l’extrémité distale du RBD «up» et dans un zone chevauchant le motif de liaison au récepteur (RBM).
Les épitopes liés RBD-1-1G et RBD-1-3H (groupe 2) ont été exposés sur la face du RBD dressé dans une région qui ne chevauchait pas le RBD. Le modèle d’ajustement atomique de la pointe a révélé que les nanocorps de liaison du groupe 1 pouvaient chevaucher le site de liaison de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), tandis que les nanocorps de liaison du groupe 2 n’inhibent pas la liaison de l’ACE2.
De plus, le RBD-1-2G-Tri a mieux inhibé les particules pseudo-typées du SARS-CoV-2 que les particules de type sauvage. RBD-1-2G et sa version bivalente avaient un IC similaire50 valeurs par rapport à la variante Alpha. Ils ont conçu un modèle tissulaire tridimensionnel (3D) pour mieux reproduire les tissus complexes des voies respiratoires des mammifères.
Les tissus de l’interface air-liquide (ALI) des voies respiratoires humaines ont été infectés avec 5000 unités formant plaque (PFU) de la souche SARS-CoV-2 WA1 ou de la variante Alpha en présence de RBD-1-2G et de ses constructions bi- et trivalentes. Les niveaux d’ARN du gène de la nucléocapside virale ont été déterminés par réaction quantitative en chaîne de la polymérase de transcription inverse (qRT-PCR).
La valeur du seuil de cycle delta (dCt) des cellules infectées par WA1 était de quatre cycles dans le groupe de traitement sans nanocorps ; cela a augmenté à 20,4 (RBD-1-2G), 22,8 (bivalent) et 17,2 (trivalent) cycles après le traitement. Des tendances similaires ont été notées pour les cellules infectées par Alpha.
Le dCt moyen des cellules infectées par Alpha dans le groupe sans traitement était de 2,2 cycles, ce qui signifie que ces cellules avaient près de 3,5 fois plus d’ARN viral que les cellules infectées par WA1. Dans l’ensemble, RBD-1-2G-Fc avait une meilleure activité que RBD-1-2G-Tri dans le modèle ALI, indiquant que la construction bivalente pourrait être favorable à la transition clinique.
conclusion
En résumé, l’étude a isolé et caractérisé des nanocorps neutralisant le SRAS-CoV-2 à partir d’un pool de bibliothèques de phages humanisés. Les nanocorps liés au pic RBD avec une affinité exceptionnelle, des particules pseudo-typées neutralisées et le SARS-CoV-2 authentique. RBD-1-2G a montré la meilleure puissance parmi les nanocorps et une neutralisation améliorée lorsqu’il est construit en modalités bivalentes et trivalentes.
Le nanocorps lié à un épitope au sommet du RBD, chevauchant le site de liaison ACE2. La puissance de RBD-1-2G a été attribuée à sa haute affinité de liaison et à sa capacité à se lier à RBD dans différentes conformations. Dans l’ensemble, le profil d’activité accru, avec une liaison dans plusieurs conformations RBD, a suggéré que RBD-1-2G pourrait être un prototype idéal pour de nouveaux candidats capables de s’adapter à de nombreuses variantes du SRAS-CoV-2.
