Structures et fonctions Cryo-EM de puissants anticorps bispécifiques contre plusieurs sous-lignées Omicron

Le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) a rapidement évolué tout au long de la pandémie de maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Plusieurs variantes préoccupantes (VoC) du SRAS-CoV-2 sont apparues, parmi lesquelles l’Omicron (B.1.1.529) et ses sous-lignées ont conduit à de multiples vagues d’infection dans le monde.

Les variants SARS-CoV-2 Omicron ont subi un grand nombre de mutations, en particulier au sein du domaine de liaison au récepteur (RBD) et de la glycoprotéine de pointe (S). En conséquence, l’efficacité des vaccins actuels et des thérapies par anticorps monoclonaux (mAb) a été considérablement réduite.

Un nouveau Transduction du signal et thérapie ciblée lettre caractérise les structures et les fonctions des anticorps bispécifiques puissants (bsAbs) contre plusieurs sous-lignées Omicron en utilisant la cryo-microscopie électronique (Cryo-EM).

Étude: Fonction et structures Cryo-EM d’anticorps bispécifiques largement puissants contre plusieurs sous-lignées SARS-CoV-2 Omicron. Crédit d’image : Iurie Kachkovsky / Shutterstock.com

Développement d’AcM dirigés par Omicron RBD

MB.02, MB.08 et PC.03 sont des mAb dirigés par Omicron RBD récemment générés qui ont une forte activité de liaison contre la variante Omicron BA.1, avec MB.02 également efficace contre BA.2. Pour obtenir une large activité contre les VoC, Clone13A a été combiné avec trois mAb Omicron pour générer cinq anticorps bispécifiques, dont CoV2-0208, CoV2-0203, CoV2-0803, CoV2-0213 et CoV2-0813.

Une fois que tous les bsAbs ont été assemblés avec la taille attendue, le dosage immuno-enzymatique (ELISA) a confirmé la réactivité de ces bsAbs aux RBD SARS-CoV-2 WA-1 et Delta, ainsi qu’à ceux d’Omicron BA.1 et BA. 2. CoV2-0213 et CoV2-0813 ont montré une forte compétition avec le récepteur de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE-2) pour se lier à un large éventail de SARS-CoV-2 RBD.

Comprendre la puissance des bsAbs

Des essais de neutralisation avec des pseudovirus ont démontré que S309 conservait une activité de neutralisation contre BA.1 et BA.1.1. Cependant, cette efficacité a diminué de 30 fois contre la variante BA.2.

Le CoV2-0213 a montré une neutralisation à large spectre pour un large éventail de sous-variantes Omicron en circulation, notamment BA.1, BA.1.1, BA.2, BA.2.12.1, BA.3, BA.4/5 et BA.2.75 . En fait, le CoV2-0213 était environ 10 fois plus puissant que le S309 en termes de neutralisation contre BA.1 et BA.1.1 et environ 78 fois plus puissant contre BA.2.

Le CoV2-0203 a montré une puissance élevée pour neutraliser trois sous-lignées Omicron ; cependant, il était relativement faible par rapport au CoV2-0213. Contre BA.1 et BA.1.1, le CoV2-0208 a montré une puissance élevée ; cependant, cette puissance a été réduite contre BA.2, qui était similaire à S309.

Lorsqu’ils sont évalués par rapport à la variante Delta, le CoV2-0208 et le CoV2-0203 ont perdu leur neutralisation. Le CoV2-0213 a suscité une forte capacité de neutralisation contre Omicron BA.1, BA.1.1 et BA.2 tout en maintenant une activité raisonnable contre Delta.

Pour évaluer plus en détail la réactivité croisée des anticorps, huit protéines RBD de coronavirus humain ont été testées, dont six sous-lignées Omicron et deux β-coronavirus. À cette fin, le CoV2-0213 a suscité une activité de liaison forte et large à tous les RBD Omicron ; cependant, la liaison était faible contre les β-coronavirus RBD.

Détermination des structures Cryo-EM

Les structures cryo-EM de MB.02 Fab, en complexe avec le trimère de pointe Omicron BA.1 à une résolution d’environ 3, 2 Å, ont été déterminées. Cela a conduit à la détection de deux principaux états de conformation du trimère S, l’un avec deux RBD vers le haut (28 %) et l’autre avec un RBD vers le haut (72 %). Cela suggère que MB.02 est lié à la conformation ascendante ou descendante de RBD, quelle que soit la conformation RBD voisine.

Le trimère S était lié à trois Fab dans les deux conformations, indiquant ainsi que la liaison du Fab MB.02 est plus flexible, en particulier dans la conformation vers le haut. MB.02 ne chevauchait pas l’interface de liaison ACE-2 et interagissait principalement avec une région de boucle flexible dans la région de l’épaule gauche de la protéine S.

L’interface de liaison comprenait deux résidus clés de K440 et S446. Alors que K440 a contacté CDRH1 et CDRH2 de MB.02, S446 a interagi avec la boucle CDRL2. Cela implique que MB.02 contient des épitopes de liaison distincts pour interagir avec la protéine S.

Les mutations S dans BA.2.12.1, BA.3 et BA.4/5, qui étaient présentes à l’interface de liaison CoV2-0213, ont été analysées. Le résidu S446 était présent dans BA.3 mais pas dans BA.2.12.1 et BA.4/5. Le F486V n’était présent que dans BA.4/5 et peut perturber l’interaction avec le clone 13A. Ces observations pourraient expliquer l’affinité de liaison accrue du CoV2-0213 à différentes sous-variantes d’Omicron.

conclusion

Le CoV2-0213 a montré une activité significativement plus importante sur une plus large gamme de sous-variants d’Omicron testés par rapport à ses mAb parentaux, justifiant ainsi une enquête sur le mécanisme d’action. Une variété de modes de liaison ont été étudiés; cependant, quel que soit le mode réel, les données cryo-EM ont soutenu le mécanisme de co-engagement d’épitope.

Pris ensemble, les résultats de la lettre démontrent l’affinité et la capacité de neutralisation du CoV2-0213 pour la protéine Omicron S.