La pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19), causée par l’apparition rapide du syndrome respiratoire aigu sévère-coronavirus 2 (SRAS-CoV-2), a considérablement affecté le système de santé et l’économie dans le monde entier. Plusieurs vaccins COVID-19 ont reçu une autorisation d’utilisation d’urgence (EUA) d’organismes de réglementation mondiaux, tels que la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis. En raison de l’émergence continue de variants du SRAS-CoV-2 dus à des mutations génomiques, l’efficacité des vaccins disponibles contre certaines souches du virus a été réduite.
Arrière plan
Il existe un besoin urgent de pipelines innovants, rentables, à haut débit et adaptables pour identifier des traitements efficaces contre le COVID-19 et d’autres virus similaires susceptibles de provoquer des pandémies.
Mécaniquement, la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 est responsable de l’invasion de l’hôte. Cette protéine détecte et se lie à l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) de l’hôte et favorise la fusion des membranes pour provoquer une infection de l’hôte. Les mutations génomiques du SARS-CoV-2, telles que N501, ont été associées à une transmissibilité et une virulence accrues par rapport à la souche SARS-CoV-2 originale qui a émergé à Wuhan. De plus, certaines variantes peuvent échapper aux réponses immunitaires déclenchées après la vaccination contre le COVID-19 ou une infection naturelle.
Camélidés et certaines espèces de requins contiennent des nanocorps connus pour être une classe unique d’anticorps à chaîne lourde uniquement. Les nanocorps (VHH) et les nouveaux récepteurs antigéniques variables de requin (VNAR) sont plus petits d’un ordre de grandeur que leurs homologues IgG pleine longueur. Le principal avantage de l’utilisation de ces nanocorps comme produits biologiques antiviraux est la production en vrac facile à une échelle de plusieurs kilogrammes dans un système procaryote. De plus, les nanocorps ont une durée de conservation plus longue et une perméabilité tissulaire plus élevée.
Les nanocorps sont administrés par différentes voies, par exemple par voie orale (par exemple, V565) ou par inhalation (par exemple, ALX-0171). Une récente PLoS ONE une étude a détecté des nanocorps neutralisants contre le SRAS-CoV-2 à partir de bibliothèques de présentation de phages de nanocorps et via in vitro et ex vivo criblages à haut débit.
Principales conclusions
Des bibliothèques de nanocorps humanisés synthétiques ont été développées en combinant un cadre de régions déterminant la complémentarité (CDR) randomisées pour diversifier la reconnaissance des antigènes. Parmi les dix liants RBD enrichis, RBD-1-2G (NCATS-BL8125) et RBD-2-1F étaient les plus puissants présentant un IC50 de 490 et 470 nM contre les particules pseudotypées SARS-CoV-2, respectivement.
Le développement de formats bi- ou trivalents des domaines RBD-1-2G a permis une meilleure affinité et une capacité de neutralisation contre les particules pseudotypées ainsi que le virus SARS-CoV-2. En outre, deux modes de liaison distincts ont été notés pour quatre nanocorps en conjonction avec un ectodomaine stable de la protéine S du SRAS-CoV-2. L’épitope des nanocorps du « groupe 1 » s’est avéré chevaucher le motif de liaison au récepteur (RBM), tandis que le domaine N-terminal du monomère adjacent était ciblé par les liants du « groupe 2 ». Ce dernier n’a pas réussi à inhiber la liaison de l’ACE et n’a pas chevauché le RBM.
Il a également été observé que 3 copies de RBD-1-2G pouvaient se lier au même taille-bordures. Les particules pseudotypées contenant la mutation N501Y ont été neutralisées par le nanocorps RBD-1-2G. Les charges virales dans les infections WA1 et B.1.1.7 ont été réduites par le traitement RBD-1-2G-Fc, et les simulations de dynamique moléculaire ont mis en lumière les nanocorps qui ont lié des épitopes uniquement concentrés sur l’interface spike-ACE2. Il a été noté que l’une des raisons de l’affinité de RBD-1-2G avec B.1.1.7 RBD pourrait être la présence de la tyrosine en position 501.
Pour déterminer l’effet de la mutation sur le nanocorps, le B.1.1.7/Alpha (N501Y) a été utilisé, ce qui a amélioré la liaison du RBD au récepteur ACE2. RBD-1-2G pourrait se lier à la fois à l’Alpha (N501Y) et au WT RBD, mais pas aux nouvelles lignées mutantes, qui pourraient être causées par les mutations E484. La liaison était également absente avec les variantes Delta et Lambda, qui n’ont pas la mutation E484.
Perspectives d’avenir
L’efficacité des nanocorps en tant qu’agents thérapeutiques est principalement déterminée par des facteurs tels que la solubilité des protéines, l’immunogénicité potentielle et l’affinité de liaison. Plusieurs nouvelles approches ont été signalées concernant le développement de thérapies efficaces contre le domaine de pointe du SRAS-CoV-2. Des recherches antérieures ont montré que l’immunisation directe des lamas produisait des nanocorps efficaces qui neutralisent les particules pseudotypées dans la gamme nanomolaire inférieure. À l’avenir, la technologie pour produire des hybridomes de lama devrait être développée.
Dans une étude récente, des liants anti-SARS-CoV-2 ont été générés à l’aide de l’affichage de ribosomes de bibliothèques de lamas synthétiques en effectuant une étape de maturation par affinité. Par la suite, une bibliothèque mutagénisée a été créée en combinant les séquences. Dans le même ordre d’idées, un tel processus de maturation d’affinité pourrait être utile au liant RBD-1-2G pour aider à restaurer la liaison aux nouveaux mutants du SRAS-CoV-2.
Le criblage rapide de bibliothèques artificielles de nanocorps humanisés pour détecter des liants compatibles pourrait être bénéfique pour contrer les défenses immunogènes possédées par les agents pathogènes viraux. La méthode de découverte décrite dans cette étude a pu générer des liants de lama à haute affinité en un court laps de temps de moins de deux semaines. À l’avenir, la bibliothèque pourrait être utilisée dans le traitement d’autres maladies que le COVID-19 et servir de réserve pour la découverte rapide de nanocorps neutralisants.
