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In vitro aide glycoengineering a-t-il pu produire de meilleurs candidats de la pointe SARS-CoV-2 pour la recherche vaccinique ?

Un problème de vexer dans le développement des vaccins a été la nécessité de réaliser le bon profil de glycosylation pour les antigènes viraux. Une étude neuve, récent relâchée comme prétirage sur le serveur de bioRxiv*, montre comment une approche sans cellule séquentielle a produit N-glycans complexe à partir des types plus simples, dans une réaction d'un-bac.

Ceci pourrait être employé obtenir à rapidement et facilement n'importe lequel d'un grand choix de N-glycans sur les candidats vacciniques potentiels d'antigène afin d'effectuer les essais animaux et le contrôle préclinique, tels qu'il est possible de présenter leur choc sur la réaction immunitaire et d'améliorer l'efficacité des vaccins de sous-unité de protéine.

Glycosylation de protéine

La glycosylation des protéines est critique en déterminant beaucoup de caractéristiques biologiques d'une protéine, y compris sa structure, fonctionnement, solubilité, trafiquant dans et par les membranes cellulaires et le grippement aux ligands. La distribution et l'excrétion du composé, ainsi que sa conversion en d'autres métabolites, dépendent également largement de l'ajout des résidus glycosyliques.

Quand il s'agit de particules virales, la glycosylation affecte la pièce d'assemblage virale aux cellules hôte ainsi que le desserrage des particules de leurre pour dérouter les anticorps et les cellules immunisés. La glycosylation est également principale à l'épitope d'immunisé-élusion protégeant, utilisant le propre appareillage de la glycosylation des cellules.

C'est un obstacle majeur pour la mise au point de vaccin. D'ailleurs, pas simplement la présence de N-glycans mais du glycoform lui-même affecte le grippement du virus, de son infectiousness, d'antigénicité et d'immunogénicité. La ressemblance réalisée entre les antigènes et les protéines immunodominant viraux de cellule hôte par leur profil extérieur de glycosylation est pensée pour bénéficier le virus.

De l'autre côté, des résidus glycosyliques spécifiques ont pu être manipulés pour améliorer l'efficacité vaccinique, discutent les chercheurs. Ceci reste un domaine de recherche ouverte et actuelle.

Le profil de glycosylation de la pointe SARS-CoV-2

Le coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de syndrôme respiratoire aigu sévère est un virus avec de l'acide ribonucléique monocatenaire (ARN). Il a trois protéines immunogènes de membrane, la pointe ou la protéine de S, une protéine intégrale de membrane et une protéine d'enveloppe, qui comportent son enveloppe. La glycoprotéine de S engage le récepteur de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 de cellule hôte (ACE2) pour accomplir l'entrée virale.

La protéine de S est fortement glycosylée, avec au-dessus d'une vingtaine de sites de N-glycosylation, plus que beaucoup d'autres virus.

In vitro glycoengineering

Ces résidus sont souvent étudiés dans les lignées cellulaires telles que les cellules de HEK, où de seuls profils de glycosylation sont produits sur les protéines. Ceci exige des protocoles spécifiques d'être employés avec chaque lignée cellulaire distincte, la rendant travail-lourde.

Les glycoprotéines varient entre elles-mêmes et même dans le même type, lui effectuant un défi complémentaire pour comprendre comment exact elles forment la réaction immunitaire dans des modèles animaux.

Comme alternative efficace, des techniques pour la production des glycosyltransferases eucaryotiques et bactériens dans les réglages sans cellule d'un-bac ont été soigneusement rectifiées pour permettre le traitement glycan. Ceci peut être employé pour concevoir des glycoforms sur des protéines, indépendamment du système de cellules utilisé pour l'expression de la protéine.

L
A) L'oligomannose-type N-glycan Man5 est converti in vivo en glycans de complexe-type par des mannosidases et MGAT1, MGAT2 et GalT. Les substrats pour ces réactions sont UDP-GlcNAc et UDP-galactose, respectivement. B) Ce procédé peut être transformé in vitro pour synthétiser des structures de complexe-type sur les protéines recombinées cellule-dérivées par insecte avec le paucimannose-type N-glycans, comme Man3.

Quels sont les résultats ?

Dans l'étude actuelle, une réaction séquentielle sans cellule d'un-bac a été utilisée à avec succès convertissent le paucimannose-type fucosylated et afucosylated N-glycans en N-glycans galactosylated partype.

L'étude actuelle a combiné des glycosyltransferases humains recombinés dans une réaction sans cellule d'un-bac, puisqu'ils sont connus pour être exprimés en Escherichia coli et effectivement au glycosylate les protéines recombinées en ce réglage.

L'étude a employé trois glycosyltransferases Co-exprimés en Escherichia coli pour convertir le simple typique, l'inférieur-mannose, N-glycans de la pointe SARS-CoV-2 recombinée dans les structures riches en galactosyl complexes mammifères classiques.

Les découvertes indiquent que mannose-3-glycans, les deux avec et sans le fucosylation, ont été en grande partie convertis en résidus galactosylated correspondants.

Huit de 22 sites de N-glycosylation étaient riches en oligomannose-type N-glycans, probablement plus à cause de l'obstacle stérique aux enzymes de traitement glycan dans les endroits de traitement, plutôt qu'à cause de la lignée cellulaire utilisée.

La protéine conçue de pointe dans ce réglage a eu N-glycans galactosylated par composé abondant, avec un certains hybride et oligomannose-type N-glycans aussi bien. Cependant, le complexe-type N-glycans sur l'être humain cellule-a dérivé des protéines de pointe montrent également les résidus acides sialiques et les structures multi-antennary.

Applications in vitro de glycoengineering

Le système d'expression de cellules d'insecte qu'elles ont employé avec l'inoculation de baculovirus est capable du traitement efficace de la protéine eucaryotique, est facilement évolutif et s'avère un grand nombre de protéine conçue, lui effectuant l'idéal pour la fabrication vaccinique de sous-unité de protéine.

Le glycoform produit dans de tels systèmes est tout à fait distinct de cela produit en cellules mammifères, en cellules de cet insecte exprimez en grande partie l'inférieur-mannose N-glycans hybride, mais le dernier, complexe oligomannose-type N-glycans. Cependant, les variantes pures de pointe produites dans l'étude actuelle ont montré la dernière configuration, qui est très exceptionnelle pour ce système d'expression.

Trois vaccins produits par cette voie ont été déjà qualifiés, à savoir, Flublok®, Cervarix® et Provenge®, contre la grippe, le papillomavirus humain, et le cancer de la prostate. Beaucoup plus, y compris certains contre COVID-19, sont développés.

Un ectodomain recombiné de pointe produit par un système d'expression de cellules d'insecte s'est déjà avéré très immunogène dans des études de primate. Utilisant cette technologie, un vaccin de sous-unité de protéine (RBD-Dimère) contre COVID-19 est actuel reconnu en Chine. Les vaccins de Novavax et de Glaxo-Smith-Kline attendent l'approbation.

L'utilisation des glycans non-humains qui comportent l'acide ou le α de N-glycolylneuraminic, résidus de la galactose 1-3-linked pourrait augmenter le rendement des réactions immunitaires, mais plus de travail est exigé pour éliminer leur allergenicité.

Prise ensemble, une superposition significative du glycoform a été produite. Si la superposition est également le site-détail reste à vérifier à l'avenir. »

Quelles sont les implications ?

L'approche glycoengineering in vitro pour produire le complexe-type N-glycans en modifiant des lignées cellulaires d'insecte offrent l'indépendance de la lignée cellulaire de producteur, et la souplesse d'utilisation accrue pour permettre beaucoup de différents glycoforms s'ils sont structurellement assimilés.  

La disponibilité des nucléotides de sucre, qui sont les substrats pour ce procédé, aux régimes commerciaux sera principale à upscaling cette technologie.

L'utilisation des lignées cellulaires passagères d'insecte, est une telle approche glycoengineering in vitro, mais sa stabilité dans la production à grande échelle n'a pas été confirmée. D'autre part, l'expression simultanée des glycosyltransferases pour produire le complexe-type N-glycans, comme employé par les chercheurs actuels, met plus d'exigences sur le métabolisme de cellules et réduit la croissance des cellules.

Tandis que beaucoup plus de travail reste à effectuer, glycoengineering in vitro peut être utile grand de produire les antigènes vacciniques potentiels et de comprendre comment la glycosylation affecte la réaction immunitaire. De façon générale, ces stratégies ont pu être employées pour produire les glycoforms hautement personnalisés pour de principaux candidats vacciniques viraux, y compris des plates-formes comme les virus activés et atténués, ou les particules de type viral.

Avis *Important

le bioRxiv publie les états scientifiques préliminaires qui pair-ne sont pas observés et ne devraient pas, en conséquence, être considérés comme concluants, guident la pratique clinique/comportement relatif à la santé, ou traité en tant qu'information déterminée.

Journal reference:
Dr. Liji Thomas

Written by

Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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