Un nouveau rôle pour la signalisation d’activation des macrophages dans l’orchestration du processus de recrutement en réponse à la protéine de pointe du SRAS-CoV-2

Dans une étude récente publiée dans Rapports scientifiquesles chercheurs ont dérivé des peptides de la protéine de pointe (S) du coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SRAS-CoV-2) pour évaluer les changements inflammatoires associés à la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) à l’aide de modèles de poisson zèbre.

Arrière-plan

La pandémie de COVID-19 continue d’affecter des millions d’humains et de surcharger les établissements de santé à travers le monde malgré la vaccination et d’autres efforts d’atténuation. L’émergence continue de nouvelles variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2 (COV) a menacé l’efficacité des thérapies existantes, justifiant le développement de nouveaux agents.

L’amélioration de notre compréhension de la physiopathologie du COVID-19 pourrait aider à développer des agents plus efficaces pour améliorer la norme de soins et réduire le fardeau mondial du COVID-19. La manipulation de l’ensemble du virus nécessite des niveaux de biosécurité accrus et, par conséquent, d’autres stratégies, y compris la synthèse de peptides à partir des protéines du SRAS-CoV-2, pourraient fournir une solution plus réalisable et plus rapide.

À propos de l’étude

Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié si l’approche de synthèse peptidique et les modèles de poisson zèbre pouvaient être utilisés pour élucider la physiopathologie du COVID-19.

L’équipe a effectué une analyse in silico pour synthétiser deux peptides, PSPD2002 et PSPD2003, à partir de la protéine SARS-CoV-2 spike (S), et ils ont été validés in vitro ainsi que in vivo. Les peptides ont été quantifiés à l’aide d’immunoglobuline G anti-S (IgG). Le tri cellulaire activé par fluorescence (FACS) a été effectué pour obtenir des neutrophiles et des macrophages et évaluer leur activation et leurs réponses inflammatoires au défi peptidique in vitro.

Par la suite, les peptides ont été injectés dans des larves de poisson zèbre transgéniques pour évaluer la polarisation, la survie et les biomarqueurs de stress oxydatif des macrophages après six jours de fécondation. Les peptides dérivés de la protéine de pointe SARS-CoV-2 ont été purifiés à l’aide de la chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (ACE2) de la Saccharomyces cerevisiae souche a été exprimée dans la levure BY4742 pour évaluer les effets des peptides sur l’activité ACE2.

De plus, des simulations de dynamique moléculaire (MD) ont été réalisées. La microscopie confocale (CFM) a été utilisée pour évaluer l’inflammation associée au COVID-19, et des tissus spléniques, hépatiques, intestinaux et musculaires de poisson zèbre ont été obtenus pour un examen histopathologique. Les niveaux de stress oxydatif ont été mesurés et des tests de cytotoxicité ont été effectués.

Les marqueurs de stress oxydatif comprenaient l’oxyde nitrique (NO), les espèces réactives de l’acide thiobarbiturique (TBARS), les espèces réactives de l’oxygène (ROS) et le peroxyde d’hydrogène (H₂O₂). Les taux de protéines ont été mesurés à l’aide de dosages immuno-enzymatiques (ELISA). Une cytométrie en flux a été réalisée pour évaluer l’activation des neutrophiles basée sur la L-sélectine (CD62L) liée à la membrane, et des cellules macrophages alvéolaires murines AMJ2-C11 ont été utilisées pour évaluer la cytotoxicité.

Résultats

Les peptides provenaient de zones d’interaction S-ACE2 robuste. Les essais in silico et les simulations MD ont montré que les molécules peptidiques à base de protéine S étaient liées aux récepteurs ACE-2 de manière stable et interagissaient avec les molécules d’adhésion et d’autres récepteurs du poisson zèbre et de l’homme, y compris le récepteur des lymphocytes T (TCR) et une histocompatibilité majeure. complexe (MHC).

PSPD2002 a montré une liaison avec les récepteurs ACE2 chez le poisson zèbre et l’homme, avec des valeurs de -7,4 et -8,0 kcal par mol, respectivement. Les valeurs d’affinité correspondantes pour PSPD2003 étaient de -8,2 et -8,1 kcal par mol, respectivement. Les macrophages stimulés par les peptides ont démontré la génération accrue d’oxyde nitrique, de ligand-2 du motif chimiokine CXC (CXCL-2) et de facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α).

L’inoculation de peptides dans les larves de poisson zèbre a stimulé les processus inflammatoires caractérisés par le recrutement de macrophages, des altérations histopathologiques et une mortalité accrue, comparables aux changements observés chez les patients COVID-19. Les deux peptides pourraient être quantifiés in vitro et ont été détectés par des IgG anti-S. Ils ont démontré un fort potentiel antigénique et ont interagi avec les récepteurs immunologiques du poisson zèbre et de l’homme. Par conséquent, les peptides pourraient être utilisés pour développer des vaccins COVID-19 et d’autres thérapeutiques.

PSPD2003 a démontré une production d’oxyde nitrique dose-dépendante et PSPD2003 a induit la production de CXCL2 et de TNF-α. Les neutrophiles ont été stimulés par PSPD2002 et PSPD2003 à 10,0 et 100,0 μg/ml, respectivement ; cependant, les peptides ne pouvaient pas moduler l’activité de CD62L sur la surface cellulaire, indépendamment de la présence ou de l’absence de lipopolysaccharide (LPS). Les résultats ont indiqué que les peptides produisaient des réponses pro-inflammatoires médiées par les macrophages.

PSPD2002 (10,0 μg/ml) et PSPD2003 (1,0 et 10,0 μg/ml) ont réduit le taux de survie chez les animaux, et PSPD2003 a induit une inflammation plus intense que PSPD2002, indiquant que PSPD2003 était plus cytotoxique que PSPD2002. Des concentrations plus élevées de peptides ont induit une inflammation plus rapidement, culminant deux jours après l’immunisation, suivie d’une résolution plus rapide. Les injections de peptides ont diminué H₂O₂ et les niveaux de superoxyde dismutase (SOD) mais augmentation de la production de malondialdéhyde (MDA). PSPD2002 a diminué les niveaux de nitrite, tandis que PSPD2003 a augmenté les niveaux de catalase (CAT).

L’étendue de l’infiltration immunologique en corrélation avec les profils redox des larves de poisson zèbre. Les résultats de l’analyse d’amarrage ont montré que les valeurs d’affinité pour toutes les interactions peptide-antioxydant dépassaient négativement le seuil de -6,00 kcal par mol. Pour les interactions PSPD2022 avec CAT et SOD, l’équipe a obtenu des valeurs d’affinité de -6,70 et -7,20 kcal par mol, respectivement. Concernant PSPD2003, les valeurs d’affinité pour les enzymes correspondantes étaient respectivement de -7,20 et -6,60 kcal par mol.

Conclusion

Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que la synthèse de peptides pourrait être une approche précieuse pour évaluer l’inflammation associée au SRAS-CoV-2 chez l’hôte. De plus, le poisson zèbre peut être utilisé dans des études animales pour simuler l’inflammation associée au COVID-19 chez l’homme.