Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de préimpression, une équipe internationale de chercheurs a développé un antigène du domaine de liaison au récepteur (RBD) du coronavirus 2 (SARS-CoV-2) du syndrome respiratoire aigu sévère de deuxième génération (RBD-J6) par ingénierie moléculaire avec deux acides aminés supplémentaires (aa) substitutions (mutations S383D et L518D) dans un épitope de base RBD cryptique hydrophobe pour améliorer la stabilité et l’expression contre les variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2 (VOC).
Étude : L’ingénierie moléculaire d’un épitope cryptique dans Spike RBD améliore la fabricabilité et la neutralisation de l’étendue contre les variantes du SRAS-CoV-2. Crédit d’image : Design_Cells / Shutterstock
Des vaccins contre le Sarbecovirus pouvant être produits et distribués dans les pays à revenu faible et intermédiaire sont nécessaires. Les vaccins protéiques sous-unitaires ont été fabriqués de manière rentable à grande échelle avec des exigences thermiques pratiques, dont plusieurs vaccins ont démontré une efficacité anti-SARS-CoV-2.
Les auteurs de l’étude ont précédemment effectué des expériences d’ingénierie moléculaire pour améliorer la production et la stabilité de RBD dans la levure. En conséquence, ils ont développé une variante machinée de l’antigène RBD de protéine de la pointe (S) SARS-CoV-2 (RBD-J) avec l’immunogénicité et la fabricabilité améliorées par rapport à la souche ancestrale (Wuhan-Hu-1) RBD.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont élargi leur analyse précédente en effectuant d’autres analyses d’ingénierie moléculaire du RBD SARS-CoV-2 machiné.
Un patch hydrophobe sur le noyau RBD proximal à l’extrémité C-terminale a été modifié [reduced or eliminated by mutations] pour améliorer la stabilité, la solubilité et la sécrétion du RBD. Pour l’analyse, 21 substitutions aa ont été sélectionnées qui ont été précédemment signalées pour stimuler l’expression de RBD dans la levure tout en préservant la capacité de liaison de l’enzyme de conversion de l’angiotensine (ACE2). Chacun d’eux a été évalué individuellement. Chaque RBD contenait la mutation L452K, dont les auteurs avaient précédemment démontré qu’elle améliorait la stabilité et l’expression de RBD.
Chaque variante RBD a été transférée dans la levure pour l’évaluation de la sécrétion RBD. Des combinaisons de trois mutations d’acide aspartique, y compris les mutations L452K et F490W dans le motif de liaison au récepteur (RBM) du patch hydrophobe du noyau RBD, ont été évaluées. Les propriétés physiologiques de RBD-J6 et RBD-J ont été comparées. Des expériences de spectroscopie de dichroïsme circulaire (CD) UV lointain, de calorimétrie différentielle à balayage (DSC), de diffusion statique de la lumière (SLS), de chromatographie liquide à haute performance en phase inverse (HPLC) et d’interférométrie de biocouche (BLI) ont été réalisées.
La liaison de RBD-J6 à ACE2 et à plusieurs attrapes (anticorps neutralisants) ciblant différents épitopes RBD a été évaluée. Ensuite, l’équipe a évalué l’augmentation d’Ab polyclonaux dans RBD-J lié à des souris vaccinées par RBD-J6 et la liaison d’Abs sérologiques obtenus à partir d’acide ribonucléique messager (ARNm) infecté par le SARS-CoV-2 Delta VOC et de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). ) les convalescents immunisés par le vaccin contre les RBD modifiés initialement (RBD-J) et ultérieurement (RBD-J6) ont été évalués. L’équipe a étudié si les avantages de fabricabilité et de stabilité obtenus en introduisant des mutations dans le patch hydrophobe de RBD-J6 bénéficieraient également aux antigènes RBD contenant des mutations de COV alpha et bêta.
Trois mutations Beta VoC RBD (K417N, E484K et N501Y) ont été ajoutées à RBD-J6 (ci-après dénommé RBD-J6 β). Les RBD initialement et ultérieurement modifiés contenant la mutation Beta VOC conjugués à l’immunogénicité de l’HBsAg VLP (particule de type virus de l’antigène de surface de l’hépatite B) ont été comparés. De plus, des souris transgéniques K18-hACE2 (ACE2 humain) ont reçu par voie intramusculaire soit un conjugué VLP-RBD avec adjuvant d’alun, soit le vaccin à ARNm de Pfizer-BioNTech deux fois à trois semaines d’intervalle pour déterminer les effets des substitutions RBD-J6 aa sur l’immunogénicité du vaccin modifié.
Les réponses sérologiques ont été évaluées par rapport aux RBD SARS-CoV-2 VOC après deux semaines, cinq semaines et sept semaines de vaccination. Après sept semaines, des souris K18-hACE2 vaccinées avec RBD-J β et RBD-J6 β ont été provoquées avec Alpha VOC ou Beta VOC. De plus, les titres d’ARN du SARS-CoV-2 dans les tissus crâniens et pulmonaires des souris ont été déterminés et la neutralisation des COV du SARS-CoV-2 a été évaluée.
Résultats
RBD-J6 a montré une liaison avec les sérums d’individus convalescents Delta et pour tous les nAb testés, à l’exception des nAb ciblant l’épitope de classe IV du noyau RBD (EY6A et CR3022). La modification de patch hydrophobe a amélioré les titres de sécrétion de RBD par trois et amélioré la stabilité ; cependant, les modifications ont maintenant montré des différences significatives dans l’immunogénicité ou l’antigénicité de RBD.
Le VLP-RBD conjugué a induit une immunité à réaction croisée chez la souris contre les COV du SRAS-CoV-2 tels que Alpha et Beta. Des mutations supplémentaires dans RBD-J6 ont quadruplé la productivité de RBD par rapport à la souche ancestrale RBD, et trois mutations de l’acide aspartique (S383D, R408D et L518D) ont le plus considérablement amélioré l’expression de RBD de 60 mg/L à 173 mg/L. En outre, RBD-J6 a montré une hydrophobicité de surface réduite. La Tm (température de fusion thermique) de RBD-J6 (63 ° C) était supérieure à celle de RBD-J dans toutes les analyses basées sur la température, ce qui indique une stabilité conformationnelle et colloïdale plus élevée de RBD-J6, et le RBD modifié a été déstabilisé par adjuvants aluminium et CpG.
Le statut de vaccination n’a pas modifié l’affinité de liaison des RBD modifiés pour l’ACE2, les sérums de convalescence Delta et les attrapes testés. RBD-J6 β a également montré une liaison ACE2 similaire à RBD-J6, et aucune augmentation de la liaison ACE2 n’a été notée en ajoutant des mutations Alpha et Beta VOC RBD. Les pneus d’ARN du SRAS-CoV-2 étaient 30% plus faibles dans le cerveau et les poumons des souris dans le cas de l’expression de RBD-J6 β par rapport à l’expression de RBD-J6, et les poumons ont montré une moindre inflammation post-Alpha VOC ou Beta VOC challenge. Les puissances de neutralisation croisée du conjugué VLP – RBD-J6 β et du vaccin ARNm COVID-19 de Pfizer étaient comparables.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont mis en évidence l’utilisation potentielle du RBD-J6 pour améliorer le développement de vaccins sous-unitaires basés sur le RBD, avec une meilleure fabricabilité, stabilité et accès aux pays à revenu faible et intermédiaire.
*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.
