Structure de l’anticorps monoclonal qui peut neutraliser puissamment le SRAS-CoV-2 et les variantes préoccupantes

Structure de l’anticorps monoclonal qui peut neutraliser puissamment le SRAS-CoV-2 et les variantes préoccupantes
Structure de l’anticorps monoclonal qui peut neutraliser puissamment le SRAS-CoV-2 et les variantes préoccupantes

La pandémie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a causé plus de 223 millions de cas, dont plus de 4,78 millions ont été mortels. La vaccination a été très inégale, ce qui a conduit à l’émergence de nouvelles variantes qui réduisent l’efficacité du vaccin. Étude : Aperçu structurel d’un anticorps monoclonal humain pan-neutralisant SARS-CoV-2 très puissant. Crédit d’image : Kateryna Kon/Shutterstock

De nouvelles modalités thérapeutiques sont nécessaires de toute urgence pour contrer la menace que représente le virus pour la population sensible. Une nouvelle prépublication traite de l’analyse de l’anticorps monoclonal J08, qui était capable de neutraliser puissamment le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère de type sauvage (SRAS-CoV-2), ainsi que ses variantes préoccupantes (COV).

Une version préimprimée de l’étude est disponible sur le site bioRxiv* serveur, tandis que l’article est soumis à une évaluation par les pairs.

Fond

Le déploiement des vaccins a conduit à l’administration de millions de doses dans le monde, mais principalement dans le bloc à revenu élevé. En conséquence, des variantes virales sont apparues, principalement dans les pays à revenu faible et intermédiaire (PRFI), avec une transmissibilité et une mortalité plus élevées.

Ce qui est particulièrement inquiétant, c’est que ceux-ci semblent réduire l’efficacité des vaccins, ce qui incite au développement de vaccins de rappel, qui posent de nombreux défis éthiques et logistiques.

La plupart des vaccins ciblent l’antigène de pointe virale, une glycoprotéine qui existe sous forme d’homotrimère, médiant l’attachement viral à la cellule hôte et l’entrée dans la cellule. Le pic interagit avec la cellule hôte cible au niveau de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) via son domaine de liaison au récepteur (RBD).

La protéine de pointe comprend une sous-unité S1 et S2, la première contenant le RBD et le domaine N-terminal (NTD). Le second contient le peptide de fusion qui médie l’entrée du virus dans la cellule hôte en fusionnant la membrane cellulaire avec la membrane virale.

La plupart des anticorps neutralisants ciblent à la fois le RBD et le NTD. Les premiers anticorps monoclonaux (mAbs) ont eu des résultats mitigés. Cependant, certains ont reçu une autorisation d’utilisation d’urgence de la Food and Drugs Administration (FDA).

La présente étude visait à identifier les interactions structurelles responsables de la puissante neutralisation du virus par J08. Les chercheurs ont testé la liaison de l’anticorps, son inhibition de l’ACE2 et sa neutralisation contre le virus SARS-CoV-2 avec les variantes suivantes : la souche D614G, les COV alpha, bêta, gamma et delta (B.1.1.7, B .1.351, P.1 et B.1.617.2, respectivement.)

Qu’a montré l’étude ?

Les résultats montrent que J08 s’est lié à tous les variants testés du RBD viral et a inhibé la liaison des variants du RBD et du récepteur ACE2. Le mAb était également capable de neutraliser à la fois les souches authentiques de type sauvage et de COV.

J08 a bloqué la liaison de RBD-ACE2 par la souche D614G, avec une inhibition de 100 % à une concentration d’environ 4 ng/mL (IC100). Il a également montré une puissante activité neutralisante contre tous les COV testés. Les valeurs IC100 étaient d’environ 4, 10, 5 et 6 ng/mL pour les souches alpha, bêta, gamma et delta, respectivement.

J08 a montré une neutralisation complète de toutes les variantes testées du virus. Avec une puissance aussi élevée, la CI50 contre les variantes D614G, Alpha et Delta a été attribuée à <1 ng/mL en raison de l'incapacité de définir la concentration inhibitrice demi-maximale (CI50) contre elles.

Le test de neutralisation du pseudovirus lentiviral a été réalisé avec un variant de pointe contenant une délétion de 19 résidus dans la queue cytoplasmique. Cette modification a conduit à une augmentation observée de l’incorporation de la pointe dans les pseudovirions et à un taux plus élevé d’entrée virale dans les cellules par rapport à la protéine de pointe pleine longueur.

Cependant, le test de neutralisation des pseudovirus a montré une diminution de la valeur de neutralisation IC50. Cela pourrait être un effet imprévu de la plate-forme utilisée car elle permet une incorporation améliorée des pointes dans les pseudovirions. Alternativement, cela pourrait résulter de l’utilisation de lignées cellulaires qui ont différents niveaux d’expression de l’ACE2 humain à la surface cellulaire.

Malgré la baisse observée, l’anticorps a pu neutraliser tous ces variants, bien que l’IC50 ait augmenté dans tous les cas, passant de 22 à 226 ng/mL pour le D614G aux variants delta, respectivement.

Analyse structurelle

L’analyse structurelle montre le fragment de liaison à l’antigène (Fab) de l’anticorps en complexe avec deux types de RBD, l’un avec un mouvement RBD illimité et l’autre où le RBD doit être en conformation vers le bas.

Deux conformations de Fab J08 ont été capturées, dans lesquelles trois molécules Fab sont liées à un trimère de pointe. Dans la première conformation, les Fabs de J08 sont plus éloignés et l’apex est plus fermé, indiquant que le RBD est plus bas. Dans le second, les Fabs sont plus proches les uns des autres, et le RBD est plus ouvert.

Les épitopes liés dans chaque cas étaient constants, mais les interactions épitope-paratope étaient légèrement différentes dans chaque cas. Les boucles de la région déterminante de la complémentarité des chaînes lourdes 2 (CDRH2) de l’anticorps étaient responsables de l’ancrage de l’anticorps au RBD. Le CDHR3 était capable de s’adapter à la conformation RBD-up ou RBD-down. La surface enterrée (BSA) pour le Fab J08 différait dans chacune des trois conformations.

J08 peut tolérer le mouvement dynamique du RBD, CDHR2 jouant le rôle d’ancrage en conformation un et deux, tandis qu’en conformation trois, les contacts CDHR3 sont augmentés. Plus de contacts sont trouvés dans CDHR2 et CDHR3 dans les conformations un et trois, mais dans la conformation deux, CDHR1 fournit des contacts entre les protomères.

Il y a moins de contacts entre la chaîne légère de l’anticorps. Dans les trois conformations, CDRL1 et CDRL3 font partie de l’interface RBD. Les chercheurs pensent que J08 est un anticorps neutralisant très puissant en partie à cause de sa capacité à se lier au RBD dans des conformations haut et bas.

J08 résiste à l’évasion immunitaire

L’anticorps se lie haut sur la crête RBD et échappe ainsi aux mutations courantes du site de liaison au récepteur (RBS). Le RBS a quatre épitopes, intitulés AD, et J08 se lie au RBS-B, qui est rarement muté, contrairement aux autres épitopes. Ces derniers échappent à la neutralisation à cause de ces mutations.

Des résidus clés tels que le E484K, commun aux variantes alpha, bêta et gamma préoccupantes, et le K417N/T respectivement en bêta et gamma, semblent éviter l’évasion immunitaire. Cela peut être dû au fait que des contacts alternatifs sont trouvés.

Les anticorps se liant haut sur la crête RBD s’approchent de la RBD de la même manière que J08 pour provoquer un encombrement stérique à la liaison ACE2. Près de la moitié des résidus RBD qui participent à l’interface RBD-ACE2 appartiennent à l’interface J08, constituant plus des trois quarts de l’interface entre cet anticorps et le RBD. Cela indique que les mutations d’échappement qui peuvent permettre au virus d’éviter la neutralisation sont également susceptibles de réduire l’aptitude virale.

*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.

 
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