Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) s’est avéré échapper à la neutralisation par les anticorps provoqués par la vaccination et l’infection naturelle par les souches ancestrales par l’émergence de nouvelles variantes. De nouvelles mesures thérapeutiques sont essentielles pour parvenir à un meilleur contrôle de la propagation virale et de la gravité de la maladie.
Étude : La nanothérapie sélective pulmonaire basée sur Cas13d inhibe l’infection mortelle par le SRAS-CoV-2 en ciblant la protéase de l’hôte Ctsl. Crédit d’image: alphaspirit.it/Shutterstock
Une nouvelle préimpression montre le rôle potentiel d’un inhibiteur de la protéase cathepsine L (Ctsl) de l’hôte, qui médie l’entrée virale dans la cellule hôte par son effet sur la protéine de pointe virale.
Une version préimprimée de l’étude est disponible sur le site bioRxiv* serveur pendant que l’article est soumis à une évaluation par les pairs.
Sommaire
Fond
L’entrée du SRAS-CoV-2 dans les cellules hôtes est un processus complexe qui dépend des actions de protéases hôtes spécifiques, notamment TMPRSS2 et Cathepsin L (Ctsl). Même si Ctsl est un facteur d’entrée pour le SRAS-CoV-2, les tentatives d’utilisation d’inhibiteurs de Ctsl pour supprimer in vivo l’entrée virale dans la cellule hôte n’ont pas rencontré beaucoup de succès en présence de la protéase d’entrée alternative, TMPRSS2.
Pour cette raison, la présente étude visait à éliminer le gène Ctsl à l’aide de la thérapie génique et à provoquer une altération de la fonction de la protéase de l’hôte plus efficacement que l’utilisation d’inhibiteurs moléculaires de l’enzyme. Cette augmentation d’efficacité peut être due à la capacité de bloquer les domaines catalytique et non catalytique de la protéase hôte.
Un défi auquel sont confrontés les chercheurs dans ce domaine est l’importance connue des cathepsines dans une multitude de processus physiologiques, y compris la réponse immunitaire et le développement.
Pour surmonter cet obstacle, les auteurs de cet article se sont concentrés sur le knockdown transitoire des transcrits d’ARNm Ctsl à l’aide de CRISPR/CasRx. L’avantage de cette approche par rapport au système CRISPR/Cas9 plus ancien et puissant est qu’elle ne provoque pas de délétion permanente du gène Ctsl.
Il a été démontré que CasRx peut abattre l’ARNm de Ctsl tout en permettant à d’autres cathepsines d’être exprimées de manière vierge, garantissant ainsi que les processus régulés par eux continuent de fonctionner sans altération. Par exemple, Ctsl joue un rôle majeur dans le traitement antigénique, la présentation antigénique et la génération d’anticorps, qui sont tous des composants cruciaux de l’immunité humorale et cellulaire.
Qu’a montré l’étude ?
Une découverte importante était que ce système protégeait les souris exprimant le récepteur ACE2 humain et exposées au SRAS-CoV-2 à une dose mortelle après prétraitement avec le système LNP-CasRx-pre-gCtsl.
Le mécanisme d’action de cette thérapie peut se faire via une réduction de la charge virale, avec une baisse correspondante des concentrations de cytokines et de chimiokines, qui préviennent toutes deux une pathologie pulmonaire sévère.
In vitro, cette précipitation supprime l’entrée du SRAS-CoV-2 dans les cellules, qu’elles expriment ou non l’autre protéase hôte impliquée dans l’entrée virale – TMPRSS2. Cette découverte souligne le besoin de Ctsl pour l’entrée virale par plusieurs voies différentes.
La variante Delta du virus est rapidement devenue dominante sur la majeure partie du globe, étant beaucoup plus transmissible que les variantes précédentes. Cela s’explique en partie par l’augmentation massive de l’entrée virale causée par le taux accru de clivage de la protéine de pointe virale qui est essentielle pour accomplir la fusion virus-membrane cellulaire et l’endocytose du virus.
Ctsl knockdown inhibe l’entrée de la variante Delta dans les cellules exprimant TMPRSS2, indiquant que le clivage médié par Ctsl de cette variante de pointe peut être une condition préalable à l’infection. Cela pourrait signifier que Ctsl est un facteur d’amélioration de la virulence pour la variante Delta.
Avec les craintes de futures pandémies causées par d’autres coronavirus, une grande attention est accordée au développement de thérapies et de prophylactiques pan-coronavirus. Dans ce contexte, il est gratifiant que le système LNP-CasRx-pre-gCtsl empêche également l’entrée de pseudovirus exprimant le pic SARS-CoV dans les cellules TMPRSS2.
Quelles sont les implications ?
Les chercheurs ont développé une approche dirigée par l’ARNm pour supprimer spécifiquement l’activité Ctsl pulmonaire et bloquer l’infection mortelle par le SRAS-CoV-2 dans un modèle murin à l’aide d’une thérapie par nanoparticules basée sur CRISPR/Cas13d.
La nanothérapie a réussi à réduire l’expression pulmonaire de Ctsl de manière efficace et sûre, évitant les effets hors cible par sa spécificité. Les souris prétraitées ont survécu à la dose mortelle du virus car la thérapie a réduit la charge virale dans les poumons, empêché une tempête de cytokines dans ces organes et empêché une pneumonie interstitielle sévère.
Ctsl est impliqué dans l’entrée de plusieurs coronavirus de type sauvage et mutants dans la cellule hôte. La plupart de ces virus ne mutent pas à un taux élevé dans le site cible Ctsl – le site de clivage entre l’interface S1/S2 et la position S2 qui donne naissance au peptide de fusion. En tant que telle, une stratégie de knockdown Ctsl pourrait offrir une approche viable et efficace pour traiter et prévenir de telles infections virales.
L’éditeur d’ARN CasRx est également polyvalent, permettant aux ARN génomiques d’être conçus pour être commandés dans le système LNP basé sur CasRx afin qu’ils puissent éliminer tout facteur hôte nécessaire pour inhiber l’infection par le coronavirus.
Le large spectre d’activité in vitro, couvrant les protéines de pointe SARS-CoV et SARS-CoV-2 et la variante Delta, indépendante de l’expression de TMPRSS2, est une découverte encourageante. Ces résultats devraient être approfondis dans des essais cliniques.
*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, orienter la pratique clinique/le comportement lié à la santé, ou traités comme des informations établies.