Los investigadores reutilizan un anticuerpo anti-SARS-CoV preexistente para desarrollar un potente anticuerpo neutralizante contra el SARS-CoV-2


Un equipo de científicos de los Estados Unidos ha diseñado recientemente un coronavirus preexistente contra el síndrome respiratorio agudo agudo (SARS-CoV). anticuerpo neutralizante para aumentar su afinidad de unión por el dominio de unión al receptor de pico (RBD) del coronavirus 2 del síndrome respiratorio agudo severo (SARS-CoV-2). El anticuerpo diseñado demuestra una alta potencia para neutralizar el SARS-CoV-2 y prevenir la infección en animales.

Estudio: Ampliación de un anticuerpo neutralizante del SARS-CoV-1 para una potente neutralización del SARS-CoV-2 a través de la evolución dirigida.  Haber de imagen: Design_Cells / Shutterstock

Una versión preimpresa del estudio está disponible en el bioRxiv* servidor, mientras que el artículo se somete a revisión por pares

Fondo

Desde la aparición del SARS-CoV-2, el patógeno causante de la enfermedad por coronavirus 2019 (COVID-19), se han realizado importantes esfuerzos para reutilizar los medicamentos antivirales preexistentes, así como para descubrir nuevos anticuerpos monoclonales terapéuticos contra el SARS-CoV-2. .

Con respecto a la reutilización de anticuerpos, los estudios han demostrado que los anticuerpos monoclonales aislados de individuos infectados con SARS-CoV o coronavirus del síndrome respiratorio de Oriente Medio (MERS-CoV) no logran neutralizar eficazmente el SARS-CoV-2. Un nivel tan bajo de neutralización cruzada podría deberse a la afinidad de unión reducida de los anticuerpos preexistentes por los nuevos epítopos que se encuentran en el SARS-CoV-2.

En el estudio actual, los científicos han explorado un enfoque híbrido de “reenfoque”, que combina el descubrimiento convencional y las estrategias de reutilización, para diseñar un anticuerpo neutralizante preexistente que se dirija a un virus relacionado pero resistente.

Diseño del estudio

Para su reutilización, los científicos seleccionaron un anticuerpo neutralizante monoclonal anti-SARS-CoV. A saber, CR3022, que se aisló en 2006 de un donante convaleciente.

Estudios previos que analizan la estructura cristalina de CR3022 han demostrado que el anticuerpo se une a un epítopo en la periferia del sitio de unión de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2), que está altamente conservado entre el SARS-CoV y el SARS-CoV-2. Solo hay 4 diferencias de aminoácidos ubicadas en o alrededor del epítopo. De 4 mutaciones, se ha descubierto que la reversión de una (P384A) reduce la afinidad de unión de CR3022 por el SARS-CoV-2 en 100 veces.

Dadas estas observaciones, los científicos han diseñado CR3022 para aumentar su afinidad de unión por el epítopo correspondiente en el SARS-CoV-2. Además, han probado la eficacia con la que el anticuerpo modificado puede neutralizar el SARS-CoV-2 y prevenir la infección.

Observaciones importantes

Utilizando una estrategia de maduración rápida por afinidad de anticuerpos, los científicos diseñaron variantes de CR3022 con alta afinidad por el SARS-CoV-2 proteína de pico. Al introducir mutaciones únicas dentro de las regiones determinantes de la complementariedad en el anticuerpo, crearon un panel de variantes de CR3320, que posteriormente se mostraron como Fab molecular en la superficie de la levadura y se seleccionaron para identificar los clones con mayor afinidad de unión al epítopo.

Afinidad de unión al epítopo

El cribado condujo a la selección de 25 anticuerpos CR3022 diseñados. Con respecto al CR3022 parental, todos los anticuerpos modificados mostraron afinidades comparables por el RBD del SARS-CoV. Curiosamente, todos los anticuerpos diseñados mostraron una inducción de 100 a 1000 veces mayor en las afinidades de unión contra el RBD monomérico del SARS-CoV-2.

Eficiencia de neutralización de virus

Usando el virus de la leucemia murina pseudovirus , los científicos confirmaron que, en comparación con el CR3022 parental, todos los anticuerpos modificados lograron una eficacia de neutralización mejorada contra el SARS-CoV. Además, observaron que mientras que el CR3022 parental no pudo neutralizar el SARS-CoV-2 incluso a una concentración muy alta, todos los anticuerpos diseñados neutralizaron eficazmente tanto el virus auténtico como el pseudotipado a concentraciones micromolares bajas. Al seleccionar específicamente tres de los 25 anticuerpos diseñados, confirmaron que estos anticuerpos podrían neutralizar las variantes que portan la mutación RBD del SARS-CoV-2 (B.1.1.7 y B.1.351) con una eficacia similar a la del virus salvaje.

Análisis estructural de anticuerpos diseñados – complejo SARS-CoV-2 RBD

Los científicos realizaron un análisis estructural cristalino de los complejos de CR3022 parental o un CR3022 diseñado con SARS-CoV-2 RBD. El análisis reveló que tanto los anticuerpos originales como los de ingeniería se unen al mismo epítopo en el SARS-CoV-2 RBD.

En comparación con CR3022, la unión de anticuerpos modificados genéticamente al RBD del SARS-CoV-2 dio como resultado el desplazamiento de dos regiones del RBD. Los residuos de aminoácidos en estas regiones (Y369, F377 y P384) formaron un bolsillo hidrofóbico que interactuó con los anticuerpos. Con un análisis más detallado, los científicos revelaron que un residuo de paratopo sustituto dirigido al residuo P384 en el epítopo podría mejorar significativamente la afinidad de unión del epítopo del anticuerpo.

Capacidad de prevención de infecciones de los anticuerpos diseñados

Basándose en las eficiencias de neutralización de virus, los científicos seleccionaron CR3022.7 como el anticuerpo de ingeniería candidato para una evaluación adicional. Para en vivo experimentos, inyectaron intraperitonealmente seis hámsteres con diferentes concentraciones del anticuerpo modificado. Además, inyectaron a un subconjunto separado de hámsteres una dosis fija de CR3022 parental. Todos los animales experimentales fueron posteriormente infectados con SARS-CoV-2 por vía intranasal.

Los hámsteres que recibieron la dosis más alta de anticuerpos modificados no mostraron pérdida de peso o no mostraron una pérdida de peso del 3% siete días después de la infección. Por el contrario, la administración de CR3022 parental resultó en una pérdida de peso del 11% en hámsteres.

Con respecto a la infección por SARS-CoV-2, se observó una carga viral pulmonar significativamente menor en los hámsteres que recibieron anticuerpos modificados en comparación con los tratados con CR3022 parental. Al medir las concentraciones de anticuerpos en suero en el momento de la inyección y al final de los experimentos, los científicos confirmaron que los efectos observados no se debían a las diferentes propiedades farmacocinéticas de los dos anticuerpos.

Importancia del estudio

El estudio describe el desarrollo de un potente anticuerpo neutralizante anti-SARS-CoV-2 mediante la ingeniería de un anticuerpo monoclonal anti-SARS-CoV preexistente. El anticuerpo diseñado es capaz de prevenir la infección por SARS-CoV-2 en hámsteres sin causar ningún evento adverso.

*Noticia importante

bioRxiv publica informes científicos preliminares que no son revisados ​​por pares y, por lo tanto, no deben considerarse concluyentes, guiar la práctica clínica / comportamiento relacionado con la salud o tratarse como información establecida.

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