Une étude récente publiée dans Rapports de cellule ont rapporté le développement de nanobodies pan-sarbecovirus (psNbs).
Arrière plan
Les sarbecovirus, y compris le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), représentent un risque important pour la santé. Des facteurs tels que la diversité génétique, les réservoirs naturels et la recombinaison fréquente sous-tendent le risque récurrent des sarbecovirus. Par conséquent, le développement d’interventions largement efficaces contre la pandémie actuelle de SRAS-CoV-2 et les menaces émergentes est indispensable. De plus en plus de preuves suggèrent l’évolution des cellules B des convalescents et des individus vaccinés après une infection naturelle par le SRAS-CoV-2, de sorte que les anticorps sécrétés présentent un potentiel substantiel contre la dérive antigénique.
La plupart des anticorps chez les sujets vaccinés ou convalescents ciblent le domaine de liaison au récepteur (RBD) du SRAS-CoV-2. Seul un petit sous-ensemble d’anticorps du sous-type d’immunoglobuline G (IgG) contre la famille des sarbecovirus a été identifié avec une ampleur et une puissance variables. Les nanocorps (Nbs) sont de petits domaines monomères naturels de liaison à l’antigène. Ils peuvent être synthétisés facilement et rapidement en Escherichia coli et les levures.
Dans une étude précédente, les chercheurs actuels ont identifié des Nbs de haute affinité neutralisant le SRAS-CoV-2 avec une puissance élevée. La plupart de ces Nb se lient aux sites de liaison aux récepteurs (RBS) et sont moins efficaces contre les variants émergents du SRAS-CoV-2.
L’étude et les conclusions
Dans l’étude actuelle, les chercheurs ont révélé qu’après plusieurs rappels immunitaires avec un SARS-CoV-2 RBD recombinant, les Nb sériques présentent une amélioration substantielle contre les variantes préoccupantes du SARS-CoV-2 (COV) et un large éventail de sarbecovirus.
Tout d’abord, un lama a été immunisé avec un SARS-CoV-2 RBD recombinant, fusionné avec la région cristallisable du fragment (Fc) de l’IgG humaine. Le saignement initial a été obtenu deux mois après l’amorçage et trois rappels. Quatre rappels supplémentaires ont été administrés sur deux mois avant de recueillir le saignement de rappel. Le saignement de rappel avait une affinité plus élevée pour le SARS-CoV-2 RBD que le saignement initial. Le Nbs du saignement de rappel a montré une puissance neutralisante accrue contre les COV bêta et delta du SRAS-CoV-2 et le SRAS-CoV. Fait intéressant, le saignement de rappel a montré une liaison large et puissante contre les RBD des sarbecovirus.
À l’aide d’une approche protéomique quantitative du Nb, l’équipe a identifié des psNb de haute affinité conférant une activité à large spectre. Des Nb très divergents ont été exprimés parmi les centaines identifiées. Ils ont noté que 100 psNbs, qui ont fortement réagi avec le SARS-CoV-2 RBD, ont également démontré une réactivité croisée avec d’autres clades de sarbecovirus. Environ 42 % d’entre eux pourraient se lier aux quatre clades de sarbecovirus. Les psNbs obtenus à partir du saignement de rappel ont montré une activité pan-sarbecovirus plus grande et plus large que ceux collectés à partir du saignement initial.
Les psNbs ont été stratifiés par regroupement d’épitopes. Le complexe psNb-RBD était en concurrence avec des Nb de haute affinité de référence tels que Nb21, Nb36 et Nb 105. Les psNb ont été regroupés en cinq catégories. Le psNbs du groupe A était en concurrence avec le Nb21 et le RBS ciblé. Les psNbs des groupes B et C ont concouru avec Nb105 et Nb36, respectivement. Le groupe D Nbs n’a concouru avec aucun. Les psNbs du groupe E se sont fortement liés au RBD mais n’ont pas réussi à neutraliser efficacement le SRAS-CoV-2 pseudo-typé.
Dix-sept psNb de quatre groupes (A à D) ont été évalués pour la liaison aux RBD des COV du SRAS-CoV-2 et 18 autres RBD du sarbecovirus. Ils ont observé que 16 psNbs pouvaient se lier à tous les RBD des quatre clades de sarbecovirus. Notamment, sept présentaient des activités remarquablement larges et pouvaient se lier à tous les RBD. Seize des 17 psNbs ont puissamment inhibé le SRAS-CoV-2 et ses COV in vitro, déduits par un test de pseudovirus et un test de neutralisation par réduction de plaque (PRNT).
En outre, l’équipe a fusionné deux psNb larges et puissants pour créer par bio-ingénierie une construction bispécifique appelée PiN-31, englobant deux épitopes distincts. Ce Nb bispécifique a amélioré la puissance de 0,4 nM sur PRNT par rapport aux monomères. Les structures de 11 complexes psNb-RBD ont été élucidées par cryo-microscopie électronique (cryo-EM). En outre, une cristallographie aux rayons X a été réalisée pour déterminer les structures de deux complexes RBD-psNb.
Les auteurs ont trouvé cinq classes distinctes d’épitopes conservés dans SARS-CoV-2 RBD. Ces psNbs (sauf un) ne chevauchent pas les mutations RBD dans les variantes du SARS-CoV-2. Les psNbs verrouillent préférentiellement le RBD dans la configuration haute. Malgré les épitopes et les orientations distinctes de psNbs, la petite taille de Nbs permet la liaison simultanée de trois Nbs au trimère de pointe avec une symétrie élevée.
Les psNb de classe I étaient ultrapuissants, neutralisant le virus en se liant au RBS et en empêchant ses interactions avec le récepteur de l’hôte. Les psNb de classe II pourraient neutraliser efficacement le virus en bloquant stériquement la liaison au récepteur. Les psNbs des classes III, IV et V ont montré des puissances neutralisantes plus faibles.
conclusion
L’équipe de recherche a démontré que l’immunisation successive d’un camélidé pouvait entraîner une super-immunité. Le psNbs ciblait des épitopes plus petits, flexibles et plats de RBD, couvrant plus de 75% des résidus de surface conservés. Notamment, la puissance de psNbs était fortement et inversement corrélée à la distance des épitopes au RBS.
