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Un mapa de las mutaciones del escape SARS-CoV-2 habilita el revelado de los cócteles terapéuticos del anticuerpo

Un estudio reciente de la viaje-de-fuerza de los investigadores de los E.E.U.U. describe una aproximación completa para correlacionar totalmente las mutaciones al dominio receptor-obligatorio SARS-CoV-2 (RBD) que escape el atascamiento del anticuerpo - habilitando, a su vez, el diseño racional de la terapéutica del anticuerpo y la valoración de las consecuencias antigénicas de la evolución viral. Los resultados están actualmente disponibles en un papel de la prueba preliminar del bioRxiv*.

El pandémico de la enfermedad del coronavirus (COVID-19), causado por el coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la neumonía asiática, ha incitado interés urgente y creciente en las opciones y especialmente las vacunas del tratamiento del anticuerpo que inducen los anticuerpos efectivos contra el virus.

Una amplia gama de los anticuerpos de neutralización potentes anti-SARS-CoV-2 apunta RBD de la glicoproteína viral del pico, compitiendo con frecuencia con su atascamiento a la enzima angiotensina-que convierte 2 (receptor ACE2). Además, los anticuerpos antis-RBD regulan a menudo la actividad de neutralización de la reacción policlonal del anticuerpo después de la infección natural.

Ambos entregaron y vacuna-indujeron pasivo la salvaguardia de neutralización anti-RBD de los anticuerpos contra SARS-CoV-2 en los modelos animales; no obstante, las pruebas preliminares implican que la presencia de anticuerpos de neutralización se puede también conectar a la protección en seres humanos.

Un sistema del levadura-despliegue totalmente a las mutaciones del escape del anticuerpo del mapa SARS-CoV-2 RBD. (a) Despliegue RBD de la levadura en su superficie. El RBD contiene A.C. - etiqueta del myc, habilitando la etiqueta doble-fluorescente para cuantificar la expresión de RBD y el atascamiento del anticuerpo de RBD por cytometry de flujo. (b) expresión de la Por-célula RBD y atascamiento del anticuerpo según lo medido por el cytometry de flujo para la levadura que expresa RBD y unmutated de las bibliotecas del mutante de RBD. (c) Flujo de trabajo experimental. La levadura que expresa bibliotecas del mutante de RBD clasificación para purgar las mutaciones de RBD que suprimen el atascamiento ACE2 o el plegamiento de RBD. Estas bibliotecas del mutante entonces etiqueta con el anticuerpo, y las células que expresan mutantes de RBD con el atascamiento disminuido del anticuerpo se enriquecen usando FACS (la casilla del “anticuerpo-escape”; vea la figura S1 para los detalles que bloquean). Ordenan a las poblaciones de la inicial y del anticuerpo-escape profundamente para determinar las mutaciones enriquecidas en la población del anticuerpo-escape. Las cuentas de profundo-secuencia se utilizan para calcular la “fracción del escape” para cada mutación, que representa la fracción de las células de levadura con una mutación dada de RBD que baje en la casilla de la clase del anticuerpo-escape. Las fracciones del escape se representan en gráficos del logotipo, con las cartas altas indicando las mutaciones que escape fuertemente el atascamiento del anticuerpo.
Un sistema del levadura-despliegue totalmente a las mutaciones del escape del anticuerpo del mapa SARS-CoV-2 RBD. (a) Despliegue RBD de la levadura en su superficie. El RBD contiene A.C. - etiqueta del myc, habilitando la etiqueta doble-fluorescente para cuantificar la expresión de RBD y el atascamiento del anticuerpo de RBD por cytometry de flujo. (b) expresión de la Por-célula RBD y atascamiento del anticuerpo según lo medido por el cytometry de flujo para la levadura que expresa RBD y unmutated de las bibliotecas del mutante de RBD. (c) Flujo de trabajo experimental. La levadura que expresa bibliotecas del mutante de RBD clasificación para purgar las mutaciones de RBD que suprimen el atascamiento ACE2 o el plegamiento de RBD. Estas bibliotecas del mutante entonces etiqueta con el anticuerpo, y las células que expresan mutantes de RBD con el atascamiento disminuido del anticuerpo se enriquecen usando FACS (la casilla del “anticuerpo-escape”; vea la figura S1 para los detalles que bloquean). Ordenan a las poblaciones de la inicial y del anticuerpo-escape profundamente para determinar las mutaciones enriquecidas en la población del anticuerpo-escape. Las cuentas de profundo-secuencia se utilizan para calcular la “fracción del escape” para cada mutación, que representa la fracción de las células de levadura con una mutación dada de RBD que baje en la casilla de la clase del anticuerpo-escape. Las fracciones del escape se representan en gráficos del logotipo, con las cartas altas indicando las mutaciones que escape fuertemente el atascamiento del anticuerpo.

La subida de mutantes virales

Por lo tanto, la determinacion de qué mutaciones virales escape de los anticuerpos llega a ser giratoria para diseñar opciones y vacunas del tratamiento, pero también para evaluar las implicaciones antigénicas de la evolución viral. Los estudios anteriores han mostrado que tales mutaciones podrían llegar a ser dominantes durante un período evolutivo más largo.

No obstante, los métodos actualmente disponibles para establecer claramente mutaciones del escape SARS-CoV-2 pasando al agente viral en presencia de los anticuerpos son deficientes, sobre todo en el sentido que encuentran solamente uno o un puñado de mutaciones posibles del escape.

Un grupo de investigación, llevado por el Dr. Allison J. Greaney del centro de investigación de cáncer de Fred Hutchinson y de la universidad de Washington en Seattle, venció estas limitaciones introduciendo una aproximación de la alto-producción para correlacionar totalmente las mutaciones que eluden el anticuerpo que ata en el SARS-CoV-2 RBD y aplicaron esta aproximación a 10 anticuerpos humanos.

Correspondencia de mutaciones del anticuerpo-escape SARS-CoV-2

Más concretamente, correlacionar mutaciones del anticuerpo-escape de tal manera, estos científicos leveraged un sistema para expresar RBD conformationally-intacto en el exterior de las células de levadura. Además, han ideado las bibliotecas duplicados del mutante del RBD de la deformación de Wuhan-Hu-1 SARS-CoV-2 para establecer claramente las mutaciones que permiten el gran escape de los anticuerpos.

Entonces han aplicado esta escape-mutación que correlacionaban a 10 anticuerpos monoclonales humanos: 9 anticuerpos de neutralización que fueron aislados de los pacientes convalecientes COVID-19, y una forma recombinante de un anticuerpo de no-neutralización cruz-reactivo que fue aislado de un paciente convaleciente con la infección original del SARS (es decir, SARS-CoV-1).

En un esfuerzo de perfeccionar la comparación de los mapas del escape a través de los anticuerpos, la escala polidimensional fue utilizada para resumir semejanzas de las mutaciones del escape en un gráfico bidimensional. Experimental, las mutaciones dominantes del escape en análisis de la neutralización fueron probadas con el uso de las partículas lentiviral del pico-pseudotyped de validar los mapas del escape.

Finalmente, los investigadores han utilizado microscopia electrónica de la negativo-mancha de óxido para examinar el fragmento al cual los mapas del escape se podrían racionalizar con respecto a las estructuras tridimensionales de los complejos del anticuerpo-RBD.

Correspondencia estructural del atascamiento y del escape del anticuerpo. (A-D) Para cada anticuerpo, las demostraciones de la estructura la superficie de RBD (PDB 6M0J) coloreada por la mutación del escape del grande-efecto en cada sitio, con el blanco no indicando ningún escape y rojo que indican la mutación más fuerte del escape para ese anticuerpo. Se arreglan los anticuerpos de modo que ésos con epitopos estructurales similares estén en el mismo panel, a saber cerca si sus epitopos están en (a) la base del RBD, (b) la cumbrera de ACE2-binding, (c) el filo opuesto del RBM, o (d) la silla de la superficie de RBM. (e) Estructura cristalina del rCR3022-bound RBD (PDB 6W41), con fabuloso en púrpura y RBD coloreada según sitios del escape como en (a). (f) Para 5 anticuerpos monoclonales, el salto fabuloso al trímero del ectodomain del pico SARS-CoV-2 fue visualizado por microscopia electrónica de la negativo-mancha de óxido. El RBD se modela como representación superficial, coloreada según sitios del escape como en (a). Las cadenas fabulosas se modelan en oro. Las estadísticas detalladas de la colección del EM están en la tabla S1. Los nombres del anticuerpo se colorean según la figura 2B: el núcleo-atar, anaranjado; el RBM-atar, color cianita; El sitio-atar del contacto ACE2, azul marino. Vea https://jbloomlab.github.io/SARS-CoV-2-RBD_MAP_Crowe_antibodies/ para las versiones interactivas de las estructuras escape-coloreadas hacia adentro (A-D).
Correspondencia estructural del atascamiento y del escape del anticuerpo. (A-D) Para cada anticuerpo, las demostraciones de la estructura la superficie de RBD (PDB 6M0J) coloreada por la mutación del escape del grande-efecto en cada sitio, con el blanco no indicando ningún escape y rojo que indican la mutación más fuerte del escape para ese anticuerpo. Se arreglan los anticuerpos de modo que ésos con epitopos estructurales similares estén en el mismo panel, a saber cerca si sus epitopos están en (a) la base del RBD, (b) la cumbrera de ACE2-binding, (c) el filo opuesto del RBM, o (d) la silla de la superficie de RBM. (e) Estructura cristalina del rCR3022-bound RBD (PDB 6W41), con fabuloso en púrpura y RBD coloreada según sitios del escape como en (a). (f) Para 5 anticuerpos monoclonales, el salto fabuloso al trímero del ectodomain del pico SARS-CoV-2 fue visualizado por microscopia electrónica de la negativo-mancha de óxido (EM). El RBD se modela como representación superficial, coloreada según sitios del escape como en (a). Las cadenas fabulosas se modelan en oro.  Los nombres del anticuerpo se colorean según la figura 2B: el núcleo-atar, anaranjado; el RBM-atar, color cianita; El sitio-atar del contacto ACE2, azul marino. Vea https://jbloomlab.github.io/SARS-CoV-2-RBD_MAP_Crowe_antibodies/ para las versiones interactivas de las estructuras escape-coloreadas hacia adentro (A-D).

Matices del alto atascamiento de la afinidad

“Los mapas resultantes del escape revelan el fragmento al cual diversos anticuerpos escape por mutaciones en recubrir o sitios ortogonales, y muestran que los anticuerpos que apuntan estructural regiones similares tienen a veces mutaciones del escape en los residuos totalmente distintos”, dicen a investigadores del estudio en su papel del bioRxiv.

En este estudio, los diez anticuerpos limitan el SARS-CoV-2 RBD con alta afinidad; sin embargo, difirieron en el ámbito de la competencia con ACE2 para el atascamiento de RBD, sus potencias de la neutralización, así como la reactividad cruzada con SARS-CoV-1.

Estos mapas complementan definitivamente hasta el momento las aproximaciones estructura-basadas dominantes que contornean el interfaz físico entre el virus y un anticuerpo pero no miden directamente el efecto de mutaciones sobre el atascamiento del anticuerpo.

Hay los matices notables en los cuales los anticuerpos individuales del escape de las mutaciones capturados por este esfuerzo de la investigación. Por otra parte, los detalles finos de los mapas del escape revelan que los efectos de mutaciones específicas pueden variar substancialmente - incluso entre los anticuerpos que apuntan aparentemente la misma región.

El diseño racional de los cócteles del anticuerpo

“Los mapas completos del escape predicen qué mutaciones se seleccionan durante incremento viral en presencia de los únicos anticuerpos, y nos permiten diseñar el anticuerpo escape-resistente cóctel-incluyendo los cócteles de los anticuerpos que compiten para atar a la misma superficie del RBD pero tienen diversas mutaciones del escape”, resumen a autores del estudio.

En dirección contraria la sabiduría familiar, los cócteles del anticuerpo no tienen que necesariamente apuntar diversas regiones del RBD para soportar escape viral. Una inspección simple de los mapas del escape demuestra pares de anticuerpos que apuntan el interfaz del ACE2-binding del RBD sin mutaciones comunes del escape.

Esto significa que los mapas completos de la escape-mutación abren básicamente la puerta para el diseño racional de la terapéutica del anticuerpo, así como la evaluación de las repercusiones antigénicas de la evolución viral. Mientras tanto, el fragmento a las cuales las mutaciones que afectan drástico a la antigenicidad de SARS-CoV-2 persistirá durante la evolución viral sigue habiendo un no se sabe.

Advertencia *Important

el bioRxiv publica los partes científicos preliminares que par-no se revisan y, por lo tanto, no se deben mirar como concluyentes, conduce práctica clínica/comportamiento relativo a la salud, o tratado como información establecida.

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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