Descoberta e multimerização de cross

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13668 (2023) Citar este artigo

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Os coronavírus foram o agente causador de três epidemias e pandemias nas últimas duas décadas, incluindo a pandemia de COVID-19 em curso. Uma terapêutica amplamente neutralizante contra o coronavírus é desejável não apenas para prevenir e tratar a COVID-19, mas também para fornecer proteção às populações de alto risco contra futuros coronavírus emergentes. Como todos os coronavírus usam proteínas spike na superfície viral para entrar nas células hospedeiras, e essas proteínas spike compartilham sequência e homologia estrutural, nos propusemos a descobrir agentes biológicos de reação cruzada direcionados à proteína spike para bloquear a entrada viral. Através de campanhas de imunização de lhamas, identificamos anticorpos de domínio único (VHHs) que apresentam reação cruzada contra vários coronavírus emergentes (SARS-CoV, SARS-CoV-2 e MERS). É importante ressaltar que vários desses anticorpos apresentam potência subnanomolar contra todos os vírus semelhantes ao SARS, incluindo variantes emergentes do CoV-2. Identificamos nove epítopos distintos na proteína spike alvo desses VHHs. Além disso, ao projetar VHHs visando epítopos distintos e conservados em formatos multivalentes, aumentamos significativamente suas potências de neutralização em comparação com os coquetéis de VHH correspondentes. Acreditamos que esta abordagem é ideal para abordar tanto as variantes emergentes do SARS-CoV-2 durante a atual pandemia, como também potenciais futuras pandemias causadas por coronavírus semelhantes ao SARS.

Os coronavírus (CoVs) são uma grande família de vírus que infectam inúmeras espécies, incluindo humanos, e consistem em quatro gêneros principais conhecidos como alfa, beta, gama e delta. A espécie mais significativa de CoV, o coronavírus 2 da síndrome respiratória aguda grave (SARS-CoV-2), um beta-coronavírus que surgiu na China em 2019, está atualmente provocando uma pandemia que resultou em mais de 500 milhões de casos e 15 milhões de mortes em excesso em últimos 3 anos1. Outras estirpes de CoV incluem o SARS-CoV e o MERS, ambos os quais resultaram em surtos mais pequenos, mas significativos, com elevada morbilidade e mortalidade.

Os coronavírus são vírus de RNA de fita simples (ssRNA) com um genoma grande e uma taxa de mutação relativamente alta. Foi demonstrado que ocorrem eventos de recombinação entre diferentes espécies de CoV, resultando em maior variabilidade genética2. Um dos principais factores que impulsionam o grande fardo contínuo da doença COVID-19 é a elevada taxa de mutação observada do vírus SARS-CoV-2, resultando no surgimento e rápida propagação de novas variantes virais capazes de escapar à natureza e às induzidas pela vacina. respostas imunes do hospedeiro. Com base no sequenciamento genômico sistemático de isolados clínicos de SARS-COV-2, existem 12 grupos de linhagens que foram identificados e 5 deles, Alfa (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gama (P.1 ), Delta (B.1.617.2) e o recentemente identificado Omicron (B.1.1.529) foram definidos como variantes preocupantes (VOCs) pela Organização Mundial da Saúde. A variante Omicron, com mais de 30 mutações na proteína viral spike, é atualmente a principal variante que circula globalmente. Vários estudos relataram resistência da variante Omicron contra a neutralização por anticorpos e soro direcionados à cepa de tipo selvagem (Wuhan), impactando significativamente a eficácia protetora das vacinas originais licenciadas baseadas na cepa Wuhan e anticorpos terapêuticos3,4,5,6. Vacinas de mRNA bivalentes, incluindo a cepa original baseada em Wuhan e a cepa Omicron BA.4/5 atualmente em circulação, foram recentemente disponibilizadas como vacinas de reforço, no entanto, é possível que novos COVs surjam e escapem novamente da imunidade induzida por esses reforços. Além disso, a ameaça de repercussões zoonóticas contínuas justifica o desenvolvimento de agentes antivirais amplamente reativos que possam combater os coronavírus com potencial pandémico no futuro7.

Embora a grande maioria dos anticorpos direcionados à proteína spike do SARS-CoV-2 tenham sido imunoglobulinas convencionais, vários domínios variáveis ​​de cadeia pesada (VHHs) potentes de anticorpos de domínio único derivados de camelídeos (sdAbs) direcionados ao pico CoV-2 também foram relatado8,9,10. Vários epítopos de reação cruzada no pico foram identificados na literatura, incluindo epítopos de Classe 3 e Classe 4 no domínio de ligação ao receptor (RBD), representados por S309 e CR3022, respectivamente11,12,13. Como os VHHs são menores em comparação com os anticorpos convencionais (~ 15 kDa vs ~ 150 kDa), eles têm o potencial de se ligarem a epítopos conservados menores, compartilhados entre diferentes coronavírus, aos quais os anticorpos convencionais podem não acessar. Além disso, foi demonstrado que os VHHs possuem propriedades biofísicas favoráveis ​​e seu tamanho menor também facilita a geração de construções multivalentes. Neste trabalho, relatamos a descoberta de múltiplos VHHs que se ligam a epítopos de reação cruzada distintos na proteína spike. Demonstramos ainda que as potências de neutralização dos VHHs multiméricos são grandemente aumentadas em comparação com as formas monovalentes. A potência e o potencial aumentados para proteger contra mutações de escape tornam esta abordagem valiosa no tratamento de variantes emergentes do SARS-CoV-2, bem como de vírus semelhantes ao SARS que possam surgir no futuro.