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Um mapa de mutações do escape SARS-CoV-2 permite a revelação de cocktail terapêuticos do anticorpo

Um estudo recente da excursão-de-força pelos pesquisadores dos E.U. descreve uma aproximação detalhada para traçar completamente as mutações ao domínio SARS-CoV-2 receptor-obrigatório (RBD) que escapam o emperramento do anticorpo - permitindo, por sua vez, o projecto racional da terapêutica do anticorpo e a avaliação das conseqüências antigénicas da evolução viral. Os resultados estão actualmente disponíveis em um papel da pré-impressão do bioRxiv*.

A pandemia da doença do coronavirus (COVID-19), causada pelo coronavirus 2 da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), alertou o interesse urgente e aumentado nas opções e especialmente nas vacinas do tratamento do anticorpo que induzem anticorpos eficazes contra o vírus.

Um vasto leque dos anticorpos anti-SARS-CoV-2 de neutralização poderosos visa RBD da glicoproteína viral do ponto, competindo freqüentemente com seu emperramento à enzima deconversão 2 (receptor ACE2). Além disso, os anti-RBD anticorpos governam frequentemente a actividade de neutralização da resposta polyclonal do anticorpo após a infecção natural.

Ambos passiva entregaram e vacina-induziram a anti-RBD protecção de neutralização dos anticorpos contra SARS-CoV-2 nos modelos animais; todavia, a evidência preliminar implica que a presença de anticorpos de neutralização pode igualmente ser ligada com a protecção nos seres humanos.

Um sistema do fermento-indicador completamente às mutações do escape do anticorpo do mapa SARS-CoV-2 RBD. (a) Indicador RBD do fermento em sua superfície. O RBD contem a corrente alternada - etiqueta do myc, permitindo a rotulagem duplo-fluorescente para determinar a expressão de RBD e o emperramento do anticorpo de RBD pelo cytometry de fluxo. (b) expressão da Por-pilha RBD e emperramento do anticorpo como medido pelo cytometry de fluxo para o fermento que expressa RBD e unmutated das bibliotecas do mutante de RBD. (c) Trabalhos experimentais. O fermento que expressa bibliotecas do mutante de RBD é classificado para remover as mutações de RBD que abolem o emperramento ACE2 ou a dobradura de RBD. Estas bibliotecas do mutante são etiquetadas então com anticorpo, e as pilhas que expressam mutantes de RBD com o emperramento diminuído do anticorpo são enriquecidas usando FACS (o escaninho do “anticorpo-escape”; veja a figura S1 para detalhes bloqueando). As populações da inicial e do anticorpo-escape são arranjadas em seqüência profundamente para identificar as mutações enriquecidas na população do anticorpo-escape. As contagens profundo-arranjando em seqüência são usadas para computar do “a fracção escape” para cada mutação, que representa a fracção de pilhas de fermento com uma mutação dada de RBD que caia no escaninho do tipo do anticorpo-escape. As fracções do escape são representadas em lotes do logotipo, com as letras altas que indicam as mutações que escapam fortemente o emperramento do anticorpo.
Um sistema do fermento-indicador completamente às mutações do escape do anticorpo do mapa SARS-CoV-2 RBD. (a) Indicador RBD do fermento em sua superfície. O RBD contem a corrente alternada - etiqueta do myc, permitindo a rotulagem duplo-fluorescente para determinar a expressão de RBD e o emperramento do anticorpo de RBD pelo cytometry de fluxo. (b) expressão da Por-pilha RBD e emperramento do anticorpo como medido pelo cytometry de fluxo para o fermento que expressa RBD e unmutated das bibliotecas do mutante de RBD. (c) Trabalhos experimentais. O fermento que expressa bibliotecas do mutante de RBD é classificado para remover as mutações de RBD que abolem o emperramento ACE2 ou a dobradura de RBD. Estas bibliotecas do mutante são etiquetadas então com anticorpo, e as pilhas que expressam mutantes de RBD com o emperramento diminuído do anticorpo são enriquecidas usando FACS (o escaninho do “anticorpo-escape”; veja a figura S1 para detalhes bloqueando). As populações da inicial e do anticorpo-escape são arranjadas em seqüência profundamente para identificar as mutações enriquecidas na população do anticorpo-escape. As contagens profundo-arranjando em seqüência são usadas para computar do “a fracção escape” para cada mutação, que representa a fracção de pilhas de fermento com uma mutação dada de RBD que caia no escaninho do tipo do anticorpo-escape. As fracções do escape são representadas em lotes do logotipo, com as letras altas que indicam as mutações que escapam fortemente o emperramento do anticorpo.

A elevação de mutantes virais

Conseqüentemente, verificar que mutações virais escapam dos anticorpos torna-se giratória para projetar opções e vacinas do tratamento, mas igualmente para avaliar as implicações antigénicas da evolução viral. Os estudos precedentes mostraram que tais mutações poderiam se tornar dominantes durante um período evolucionário mais longo.

Ainda, os métodos disponíveis para localizar actualmente mutações do escape SARS-CoV-2 passando o agente viral na presença dos anticorpos são deficientes, primeiramente no sentido que encontram somente um ou em um punhado de mutações possíveis do escape.

Um grupo de investigação, conduzido pelo Dr. Allison J. Greaney do centro de investigação do cancro de Fred Hutchinson e da universidade de Washington em Seattle, superou estas limitações introduzindo uma aproximação da alto-produção para traçar completamente as mutações que iludem o anticorpo que liga no SARS-CoV-2 RBD e aplicaram esta aproximação a 10 anticorpos humanos.

Traçando mutações do anticorpo-escape SARS-CoV-2

Mais especificamente, para traçar mutações do anticorpo-escape em tal maneira, estes cientistas leveraged um sistema para expressar RBD conformationally-intacto no exterior de pilhas de fermento. Além disso, planejaram bibliotecas duplicadas do mutante do RBD da tensão de Wuhan-Hu-1 SARS-CoV-2 para localizar as mutações que permitem o grande escape dos anticorpos.

Têm aplicado então esta escape-mutação que traçam a 10 anticorpos monoclonais humanos: 9 anticorpos de neutralização que foram isolados dos pacientes COVID-19 convalescentes, e um formulário de recombinação de um anticorpo deneutralização cruz-reactivo que foi isolado de um paciente convalescente com a infecção original do SARS (isto é, SARS-CoV-1).

Em um esforço para melhorar a comparação dos mapas do escape através dos anticorpos, a escamação multidimensional foi usada para resumir similaridades das mutações do escape em um lote bidimensional. Experimental, as mutações chaves do escape em ensaios da neutralização foram testadas com o uso de partículas lentiviral do ponto-pseudotyped validar os mapas do escape.

Finalmente, os pesquisadores usaram a microscopia de elétron da negativo-mancha para examinar a extensão a que os mapas do escape poderiam ser racionalizados em relação às estruturas tridimensionais dos complexos do anticorpo-RBD.

Traço estrutural do emperramento e do escape do anticorpo. (A-D) Para cada anticorpo, as mostras da estrutura a superfície de RBD (PDB 6M0J) colorida pela mutação do escape do grande-efeito em cada local, com o branco que não indica nenhuns escape e vermelho que indicam a mutação a mais forte do escape para esse anticorpo. Os anticorpos são arranjados de modo que aqueles com resumos estruturais similares estejam no mesmo painel, a saber perto se seus resumos estão (a) no núcleo do RBD, (b) o cume de ACE2-binding, (c) a borda oposta do RBM, ou (d) a sela da superfície de RBM. (e) Estrutura de cristal do rCR3022-bound RBD (PDB 6W41), com o fabuloso no roxo e o RBD colorida de acordo com locais do escape como em (a). (f) Para 5 anticorpos monoclonais, o limite fabuloso ao trimer do ectodomain do ponto SARS-CoV-2 foi visualizado pela microscopia de elétron da negativo-mancha. O RBD é modelado como uma representação de superfície, colorida de acordo com locais do escape como em (a). As correntes fabulosos são modeladas no ouro. As estatísticas detalhadas da coleção do EM estão na tabela S1. Os nomes do anticorpo são coloridos de acordo com a figura 2B: núcleo-ligação, alaranjada; RBM-ligação, ciana; ACE2 contacto queliga, obscuridade - azul. Veja https://jbloomlab.github.io/SARS-CoV-2-RBD_MAP_Crowe_antibodies/ para versões interactivas das estruturas escape-coloridas dentro (A-D).
Traço estrutural do emperramento e do escape do anticorpo. (A-D) Para cada anticorpo, as mostras da estrutura a superfície de RBD (PDB 6M0J) colorida pela mutação do escape do grande-efeito em cada local, com o branco que não indica nenhuns escape e vermelho que indicam a mutação a mais forte do escape para esse anticorpo. Os anticorpos são arranjados de modo que aqueles com resumos estruturais similares estejam no mesmo painel, a saber perto se seus resumos estão (a) no núcleo do RBD, (b) o cume de ACE2-binding, (c) a borda oposta do RBM, ou (d) a sela da superfície de RBM. (e) Estrutura de cristal do rCR3022-bound RBD (PDB 6W41), com o fabuloso no roxo e o RBD colorida de acordo com locais do escape como em (a). (f) Para 5 anticorpos monoclonais, o limite fabuloso ao trimer do ectodomain do ponto SARS-CoV-2 foi visualizado pela microscopia de elétron da negativo-mancha (EM). O RBD é modelado como uma representação de superfície, colorida de acordo com locais do escape como em (a). As correntes fabulosos são modeladas no ouro.  Os nomes do anticorpo são coloridos de acordo com a figura 2B: núcleo-ligação, alaranjada; RBM-ligação, ciana; ACE2 contacto queliga, obscuridade - azul. Veja https://jbloomlab.github.io/SARS-CoV-2-RBD_MAP_Crowe_antibodies/ para versões interactivas das estruturas escape-coloridas dentro (A-D).

Nuances do emperramento alto da afinidade

“Os mapas resultantes do escape revelam a extensão a que os anticorpos diferentes são escapados por mutações na sobreposição ou em locais ortogonais, e mostram que os anticorpos que visam estrutural regiões similares têm às vezes mutações do escape em resíduos inteiramente distintos”, dizem pesquisadores do estudo em seu papel do bioRxiv.

Neste estudo, todos os dez anticorpos limitam o SARS-CoV-2 RBD com afinidade alta; contudo, diferiram no âmbito da competição com o ACE2 para o emperramento de RBD, as suas potências da neutralização, assim como a reactividade cruzada com SARS-CoV-1.

Estes mapas complementam definida até aqui as aproximações estrutura-baseadas dominantes que esboçam a relação física entre o vírus e um anticorpo mas não medem directamente o efeito das mutações no emperramento do anticorpo.

Há os nuances notáveis em que os anticorpos individuais do escape das mutações capturados por este esforço da pesquisa. Além disso, os detalhes finos dos mapas do escape revelam que os efeitos de mutações específicas podem variar substancialmente - mesmo entre os anticorpos que visam convenientemente a mesma região.

O projecto racional de cocktail do anticorpo

“Os mapas completos do escape prevêem que mutações são seleccionadas durante o crescimento viral na presença dos únicos anticorpos, e permitem-nos de projectar cocktail cocktail-inclusivos do anticorpo escape-resistente dos anticorpos que competem ligando à mesma superfície do RBD mas têm mutações diferentes do escape”, resumem autores do estudo.

Ao contrário da sabedoria familiar, os cocktail do anticorpo não têm que necessariamente visar regiões diferentes do RBD a fim suportar o escape viral. Uma inspecção simples dos mapas do escape demonstra pares de anticorpos que visam a relação do ACE2-binding do RBD sem mutações comuns do escape.

Isto significa que os mapas completos da escape-mutação abrem basicamente a porta para o projecto racional da terapêutica do anticorpo, assim como a avaliação das repercussões antigénicas da evolução viral. Entretanto, a extensão a que as mutações que afectam dràstica a antigenitura de SARS-CoV-2 persistirá durante a evolução viral permanece uma questão aberta.

Observação *Important

o bioRxiv publica os relatórios científicos preliminares que par-não são revistos e, não devem conseqüentemente ser considerados como conclusivos, guia a prática clínica/comportamento saúde-relacionado, ou tratado como a informação estabelecida.

Journal reference:
Dr. Tomislav Meštrović

Written by

Dr. Tomislav Meštrović

Dr. Tomislav Meštrović is a medical doctor (MD) with a Ph.D. in biomedical and health sciences, specialist in the field of clinical microbiology, and an Assistant Professor at Croatia's youngest university - University North. In addition to his interest in clinical, research and lecturing activities, his immense passion for medical writing and scientific communication goes back to his student days. He enjoys contributing back to the community. In his spare time, Tomislav is a movie buff and an avid traveler.

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