Le COVID-19 (maladie à coronavirus 2019) est causé par le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2), affichant des taux de mortalité élevés. Responsable de plus de 3,34 millions de morts dans le monde, le virus continue de sévir dans de nombreux pays. En raison de l’augmentation des variantes préoccupantes (VoC) et de la menace à long terme d’autres coronavirus émergents dans un proche avenir, une stratégie de réponse globale et efficace à la pandémie est nécessaire. Cependant, malgré le développement sans précédent des vaccins et leur administration à travers le monde, la prévalence des épidémies et la fuite immunitaire des variants viraux, diverses études sont en cours pour développer un vaccin pan-coronavirus.
Dans un récent bioRxiv * article de recherche préimprimé, M. Gordon Joyce et coll. conçu des immunogènes nanoparticulaires d’ingénierie qui récapitulent les propriétés structurales et antigéniques de la pré-fusion Spike (S), S1 et le domaine de liaison au récepteur (RBD). Ils ont démontré que ces immunogènes induisaient une forte liaison S, une inhibition de l’ACE2 (enzyme de conversion de l’angiotensine) et des anticorps authentiques et neutralisants de pseudovirus contre le SRAS-CoV-2 chez la souris.
Dans l’évaluation préclinique de quatre catégories de nanoparticules de ferritine du domaine S, y compris les nanoparticules de S-trimère-ferritine stabilisées (SpFN), les nanoparticules de RBD-ferritine (RFN), les nanoparticules de ferritine S1 et les nanoparticules de ferritine RBD-NTD, le les chercheurs ont trouvé des titres d’anticorps neutralisants importants contre le SRAS-CoV-2 et la VoC associée.
Les chercheurs ont testé les anticorps chez la souris K18-hACE2 (souris transgéniques exprimant l’ACE2 humaine) et ont constaté que les niveaux d’anticorps fournissent une immunité protectrice robuste contre le défi SARS-CoV-2 dans ce modèle. Surtout, ils ont également démontré que les immunisations ultérieures augmentaient non seulement le titre de neutralisation du SRAS-CoV-2, mais également l’étendue et le titre de la neutralisation contre le virus hétérologue du SRAS-CoV-1.
«La conception itérative basée sur la structure pour les glycoprotéines virales stabilisant les épitopes neutralisants ou la conception de vaccins à base d’épitopes montre que la conception rationnelle des vaccins peut conduire à l’apparition de larges réponses immunitaires.»
Les coronavirus sont décorés de la protéine de pointe (S) en surface; il médie l’entrée du virus, est immunogène et code pour plusieurs épitopes neutralisants. Par conséquent, la protéine S est la cible principale de l’immunité humorale contre le CoV naturel et induit par un vaccin et la conception de vaccins.
Spike est une glycoprotéine, constituée d’une sous-unité de fixation S1 et d’une sous-unité de fusion S2. Dans la sous-unité S1, il y a un domaine N-terminal (NTD) et un domaine C-terminal (CTD) qui comprend le domaine de liaison au récepteur (RBD). La RBD se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine humaine 2 (hACE2), facilitant l’entrée des cellules.
Dans cette étude, les chercheurs ont conçu quatre catégories de protéines recombinantes de fusion de ferritine dans le domaine S en tant qu’immunogènes pour l’expression sous forme de nanoparticules sur la base des principaux domaines antigéniques de l’ectodomaine S: (i) S ectodomaine (résidus 12-1158) (ii) RBD (résidus 331-527), (iii) RBD lié en tandem au NTD (résidus 12-303), et (iv) S1 (résidus 12-696). le Helicobacter pylori La molécule de ferritine était génétiquement liée à la région C-terminale de ces antigènes S.
Conception basée sur la structure d’immunogènes de nanoparticules de ferritine à base de SARS-CoV-2 S (A) Schéma et structure 3D du SARS-CoV-2 S pleine longueur. Les charnières S identifiées par les simulations de dynamique moléculaire et la cryotomographie électronique sont marquées sur le modèle 3D ((Turonova et al., 2020). L’ectodomaine trimérique structuré est coloré selon le schéma avec le domaine N-terminal (NTD) et Receptor-Binding Domaine (RBD) du polypeptide S1 et de la bobine enroulée C-terminale N-terminale à la charnière 1 colorée respectivement en bleu, vert et violet. Les parties restantes des polypeptides S1 et S2 sont colorées en rouge et cyan avec des régions membrane- proximale de la charnière 2 colorée en blanc. Le domaine transmembranaire de toutes les chaînes est représenté en jaune. Pour concevoir une molécule de Spike-ferritine, la répétition de l’heptade C-terminale (résidus 1140 à 1161) entre les charnières 1 et 2 a été alignée sur une heptade idéale Répéter la séquence. Les résidus dans la séquence native S qui rompent ce modèle sont surlignés en rouge. Ces résidus sont également étiquetés et surlignés en rouge sur la structure 3D. Deux conceptions techniques (1B-05 et 1B-06) sont illustrées, avec S résidu final utilisé pour se lier à la ferritine, et les mutations répétées de l’heptade sont colorées en vert. (B) Modèle schématique et 3D de la nanoparticule de ferritine de pointe (SpFN). Les différences entre la séquence S native et la nanoparticule modifiée sont indiquées sur le schéma. Un modèle 3D811 de SpFN affichant huit pointes trimères a été créé en utilisant PDB ID 6VXX et 3EGM avec la molécule de ferritine représentée en alternance de gris et de blanc. La nanoparticule est représentée le long des axes de symétrie 4 fois et 3 fois de la ferritine. (C) Conception et optimisation des nanoparticules RBD – ferritine. Le RBD de SARS-CoV-2 (PDB ID: 6MOJ) est montré en représentation de surface, avec le site de liaison ACE2 souligné en lignes pointillées. Trois régions hydrophobes de la RBD qui ont été mutées pour la conception d’immunogène à nanoparticules sont représentées en surface vert clair, avec des résidus dans une représentation en bâtonnet. Le site de liaison ACE2 contient deux de ces régions, tandis qu’un troisième patch hydrophobe près de l’extrémité C-terminale du RBD est typiquement enterré par S2 et une partie de S1 dans le contexte de la molécule trimère. (D) Modèle schématique et 3D d’une nanoparticule RBD-ferritine. Une nanoparticule modélisée de 24 mer affichant le domaine RBD est représentée sur l’axe de symétrie triple de la ferritine et colorée en vert. Les points de troncature, les linkers et les modifications apportées à la séquence RBD sont indiqués sur le schéma. (E) Modèle schématique et 3D d’une nanoparticule RBD – NTD – ferritine. Une nanoparticule modélisée affichant des épitopes RBD et NTD est représentée et colorée selon le schéma. Les points de troncature, les liens et les modifications apportées à la séquence S native sont indiqués sur la structure principale. (F) Conception d’immunogène S1-ferritine. Le SARS-CoV-2 S1 forme un collier hydrophobe autour de la feuille β N-terminale de S2 (résidus 689-676). La conception de l’immunogène de la ferritine S1 nécessitait l’inclusion de ce court tronçon de S2 (cyan coloré) attaché par un lieur. Les résidus terminaux des parties structurées de S1 et S2 sont marqués. (G) Modèle schématique et 3D d’une nanoparticule de S1 – ferritine. Une nanoparticule modélisée affichant les domaines RBD et NTD est représentée et colorée selon le schéma S1-ferritine avec des points de troncature et des lieurs de domaine indiqués.
Deux adjuvants utilisés dans cette étude sont l’ALFQ (un adjuvant à base de liposomes contenant la saponine QS-21, et le monophosphoryl lipide A synthétique (3D-PHAD) et l’Alhydrogel (contient un gel d’hydroxyde d’aluminium). Les chercheurs ont observé que l’ALFQ était supérieur à l’Alhydrogel. comme adjuvant pour susciter la liaison
et neutraliser les réponses. En outre, l’Alhydrogel a conduit à une réponse immunitaire asymétrique d’isotype d’anticorps qui était de nature TH2, par opposition à la réponse immunitaire équilibrée observée avec les animaux avec adjuvant ALFQ, ont noté les chercheurs.
Les chercheurs ont déclaré que sur la base des résultats décrits dans cette étude et d’autres données d’expériences associées sur des primates non humains, un immunogène S-ferritine avec un adjuvant liposomal, l’ALFQ est actuellement en cours d’évaluation dans un essai clinique de phase I (NCT04784767).
Les chercheurs ont caractérisé et évalué les nanoparticules à l’aide de divers tests biophysiques, structuraux et antigéniques combinés à des tests d’immunogénicité animale. L’objectif global de l’étude était de déterminer le meilleur immunogène pour un développement ultérieur en évaluant la structure de l’immunogène, l’antigénicité et l’immunogénicité des différents immunogènes.
«En utilisant des molécules de nanoparticules naturelles telles que la ferritine bactérienne, les antigènes sont fusionnés à la molécule de ferritine pour récapituler des glycoprotéines trimères complexes de classe I et pour augmenter la réponse immunitaire pour les cibles faiblement immunogènes.»
Grâce à l’utilisation de la technologie des vaccins à nanoparticules et de nouveaux adjuvants, les chercheurs ont conçu des candidats qui sont plus susceptibles d’induire des réponses immunitaires efficaces et plus larges.
En conclusion, les chercheurs ont rapporté la conception basée sur la structure et l’évaluation préclinique de quatre catégories de nanoparticules de ferritine du domaine S, y compris les nanoparticules de S-trimère-ferritine stabilisées (SpFN), les nanoparticules de RBD-ferritine (RFN), les nanoparticules de ferritine S1 et les nanoparticules de ferritine RBD146 NTD. Ils ont démontré l’immunité protectrice robuste de ces nanoparticules contre le SARS-CoV-2, et la VoC associée, et ont également montré l’étendue et le titre de neutralisation élargis contre le virus hétérologue SARS-CoV-1.
Les points saillants de cette étude sont: 1) la conception itérative basée sur la structure de quatre classes d’immunogènes de nanoparticules de ferritine à domaine Spike; 2) l’immunisation SpFN-ALFQ et RFN-ALFQ provoque une puissante activité neutralisante contre le SRAS-CoV-2, les variantes préoccupantes et le SRAS-CoV-1; 3) Les IgG transférées passivement de souris C57BL / 6 immunisées protègent les souris K18-hACE2 d’une provocation létale par SARS-CoV-2.
Chacun de ces différents modèles et les processus de développement sous-jacents fournissent une meilleure compréhension et un cadre pour la conception et le développement de vaccins pan-coronavirus en cours et à venir, écrivent les chercheurs.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique / les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
Référence du journal:
- Les vaccins à nanoparticules de ferritine SARS-CoV-2 suscitent une large immunogénicité du coronavirus du SRAS, M. Gordon Joyce, Wei-Hung Chen, Rajeshwer S. Sankhala, Agnes Hajduczki, Paul V. Thomas, Misook Choe, William Chang, Caroline E. Peterson, Elizabeth Martinez , Elaine B. Morrison, Clayton Smith, Aslaa Ahmed, Lindsay Wieczorek, Alexander Anderson, Rita E. Chen, James Brett Case, Yifan Li, Therese Oertel, Lorean Rosado, Akshaya Ganesh, Connor Whalen, Joshua M. Carmen, Letzibeth Mendez- Rivera, Christopher Karch, Neelakshi Gohain, Zuzana Villar, David McCurdy, Zoltan Beck, Jiae Kim, Shikha Shrivastava, Ousman Jobe, Vincent Dussupt, Sebastian Molnar, Ursula Tran, Chandrika B. Kannadka, Michelle Zemil, Htet Shrivastava, Weimin Wu Khan, Matthew A. Cole, Debra K. Duso, Larry W. Kummer, Tricia J. Lang, Shania E. Muncil, Jeffrey R. Currier, Shelly J. Krebs, Victoria R. Polonis, Saravanan Rajan, Patrick M. McTamney, Mark T. Esser, William W. Reiley, Morgane Rolland, Natalia de Val, Michael S. Diamond, Gregory D. Gromowski, Gary R. Matyas, Mangala Rao, Nelson L. Michael, Kayvon Modjarrad, bioRxiv 2021.05.09.443331; doi: https://doi.org/10.1101/2021.05.09.443331, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.05.09.443331v1
Comment l’acide acétylsalicylique et la warfarine interagissent-ils avec divers nutriments ?