Dans une étude récente publiée dans Recherche actuelle en immunologieles chercheurs ont analysé les caractéristiques des coronavirus (CoV) et de nouveaux candidats vaccins contre le CoV.
Sommaire
Arrière plan
Les CoV sont un groupe de virus enveloppés à acide ribonucléique (ARN) à brin positif appartenant à la Nidovirales ordre. Il existe quatre genres au sein du Orthocoronavirinae sous-famille : Bêta, Alpha, Deltaet GammaCoV. Ces quatre genres de virus peuvent infecter de nombreux oiseaux et mammifères, voire l’homme, et provoquer des signes cliniques variés selon l’organe et les tissus touchés.
Sept CoV connus peuvent infecter les humains. Parmi ces CoV, HCoV-OC43, HCoV-229E, HCoV-HUK1 et HCoV-NL63 produisent des infections bénignes comparables aux rhumes. Le coronavirus du syndrome respiratoire du Moyen-Orient (MERS-CoV), le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV) et le SARS-CoV-2, d’autre part, produisent des infections respiratoires sévères potentiellement mortelles. De plus, les taux de mortalité et la transmissibilité des trois CoV humains significativement pathogènes varient.
À propos de l’étude
Dans la revue actuelle, les chercheurs ont résumé les concepts clés de la biologie du CoV qui affectent la mise en place d’approches antivirales, comme la synthèse et la source de l’ARN viral. En outre, ils ont examiné de nouvelles méthodes de candidats vaccins contre le CoV basées sur des réplicons d’ARN générés à partir du CoV.
Réplication, transcription des CoV et stabilité de leur génome
Les polyprotéines CoV comme la polyprotéine 1a (pp1a) sont co- et post-traductionnellement converties en 16 protéines non structurales (nsps). En outre, la plupart des nsp CoV sont responsables de la production d’ARN messager sous-génomique (sgmRNA) et de la réplication du génome viral. Alors que la réplication du génome du CoV nécessite une synthèse continue d’ARN, la transcription était une procédure discontinue lors de la synthèse des ARNsgm, ce qui est particulier parmi les virus à ARN.
La transcription comprend une commutation de matrice pendant la synthèse d’ARN sous-génomique à brin négatif pour incorporer une réplique de la séquence leader dans l’ARN négatif en développement. Des facteurs tels que les contacts ARN-ARN d’ordre élevé et l’adhésion protéine-ARN virale et cellulaire jouent un rôle dans la régulation de la transcription du CoV.
De plus, la variabilité du génome de l’ARN CoV est augmentée de manière significative par la synthèse discontinue. De plus, la recombinaison d’ARN par choix de copie avec assistance à haute fréquence et à similarité était analogue à la transcription du CoV.
Origine des CoV humains
Les trois CoV mortels qui affectent l’homme ont des origines zoonotiques, dont le SRAS-CoV-2. Ces CoV ont des chauves-souris comme réservoir naturel et un hôte intermédiaire transmet le virus à l’homme. Les humains ont contracté le MERS-CoV des chameaux et le SRAS-CoV des civettes. De plus, le SRAS-CoV-2 a très probablement été transmis des ratons laveurs aux humains puisqu’un virus présentant une similarité de séquence de 99,998 % avec le SRAS-CoV-2 a été découvert dans les excréments de ratons laveurs trouvés dans les cages métalliques du marché de Huanan, à Wuhan. La menace de l’émergence de nouvelles variantes pathogènes augmente lorsque le SRAS-CoV-2 adapté aux animaux peut infecter les humains et traverser les barrières d’espèces, comme il l’a fait avec les visons.
Candidat vaccin contre le MERS-CoV basé sur un réplicon d’ARN
Le laboratoire des auteurs a précédemment développé des réplicons d’ARN défectueux pour la propagation et compétents pour la réplication dérivés du CoV en tant que plates-formes potentielles pour le développement de vaccins. Par rapport aux vaccinations traditionnelles à base d’ARN messager (ARNm), ces réplicons utilisaient une dose d’ARN 60 fois plus faible.
La première méthode d’ingénierie des génomes du CoV a été créée en clonant une copie de l’acide désoxyribonucléique complémentaire du CoV (ADNc) dans des chromosomes artificiels bactériens (BAC). Cette méthode s’est avérée cruciale pour générer des ARN auto-répliquants à partir de génomes d’ARN CoV en supprimant un groupe de gènes.
L’équipe a découvert qu’en l’absence de complémentation de la protéine d’enveloppe (E), les particules de type viral (VLP) portant des réplicons d’ARN recombinants MERS-CoV-ΔE (rMERS-CoV-ΔE) n’étaient pas contagieuses. Ces VLP ont été libérées artificiellement des cellules infectées par congélation-décongélation et sont restées non infectieuses, confirmant leur innocuité. Une seule immunisation au réplicon rMERS-CoV-ΔE a protégé les souris transgéniques hautement vulnérables à la kératine 18-dipeptidyl peptidase humaine 4 (K18-hDPP4) d’une infection virale mortelle.
Suppression d’environ cinq gènes distincts dans un contexte viral adapté à la souris (rMERS-MA30-Δ[4a, 3, 4b, E, 5]) a amélioré la sécurité du réplicon d’ARN basé sur rMERS-CoV-ΔE. La probabilité de recombinaison avec d’autres CoV humains, comme HCoV-229-E, a été réduite en supprimant d’autres gènes non essentiels dans l’ARN, tels que 5 et 3. L’équipe a découvert que chez les souris hDPP4-knock-in (KI), le rMERS-MA30-Δ[4a, 3, 4b, E, 5] le réplicon a provoqué une immunité contre une dose mortelle de virus MERS-MA30 et une immunité stérilisante avancée avec des niveaux élevés d’anticorps neutralisants.
Candidats vaccins contre le SRAS-CoV-2 de nouvelle génération basés sur des réplicons d’ARN sûrs et efficaces, capables de se répliquer et défectueux
Les auteurs ont cherché à supprimer totalement ou partiellement les gènes de non-réplicase et de réplicase situés dans les domaines distaux du génome pour renforcer la biosécurité du réplicon à tige SARS-CoV-2 afin d’éviter la possibilité qu’un seul incident de recombinaison avec des CoV en circulation puisse rétablir la virulence du virus et le potentiel de diffusion. La génération de VLP à partir de lignées cellulaires d’emballage trans-complémentant les réplicons d’ARN avec les protéines nécessaires à la propagation du réplicon était la méthode la plus efficace pour produire un réplicon d’ARN à tige SARS-CoV-2.
Les VLP du SARS-CoV-2 offraient une protection complète contre les infections virales, comme l’a démontré l’évaluation de l’option de vaccin contre le réplicon d’ARN à tige SARS-CoV-2 chez des souris transgéniques humanisées K18-human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) immunisées par voie intranasale. Pour vérifier davantage l’innocuité et l’efficacité du vaccin candidat à base de réplicon d’ARN, les scientifiques l’ont évalué sur des modèles d’animaux primates non humains et de hamsters.
conclusion
Dans l’ensemble, dans le présent manuscrit, les auteurs ont déclaré que les CoV possèdent les génomes les plus larges parmi les virus à ARN et peuvent stocker une quantité importante de données sans intégrer leurs génomes lors de la réplication dans le cytoplasme cellulaire. La transcription des ARNsgm CoV, qui implique un changement de matrice et imite une stratégie de recombinaison à haute fréquence qui peut favoriser la variabilité du génome viral, était une procédure discontinue contrairement à la réplication continue du virus.
Les trois CoV humains mortels, le MERS-CoV, le SARS-CoV-2 et le SARS-CoV, sont issus d’une transmission zoonotique. La protéine de pointe (S) du SRAS-CoV-2 contient une zone protéolytique furine facilitant l’activation du virus dans n’importe quel tissu, permettant à cette souche de CoV d’être essentiellement pathogène et polytrope.
En éliminant le gène de la protéine E requis pour la virulence et la morphogenèse virale vitale et les gènes accessoires 4a, 3, 5 et 4b responsables de l’antagonisme de l’immunité innée, un réplicon d’ARN à propagation déficiente a été synthétisé en utilisant le MERS-CoV comme modèle pour affaiblir le MERS-CoV -Δ[4a, 3, 5, 4b, E]. Ce réplicon d’ARN était une perspective vaccinale viable pour ce virus et une plate-forme intrigante pour la génération de vaccins à base de vecteurs, car il était fortement amorti et induisait une immunité stérilisante après une seule immunisation par voie intranasale chez des souris transgéniques hébergeant le récepteur MERS-CoV.
Par ailleurs, l’équipe a noté la possibilité de développer une approche de conception de vaccins à réplicons d’ARN ciblant d’autres CoV pathogènes pour l’homme.
