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Oct 24, 2023

Détection des anticorps neutralisants pour COVID

Par Anne Trafton, Massachusetts Institute of Technology6 juin 2023 Chimistes du MIT

Par Anne Trafton, Massachusetts Institute of Technology6 juin 2023

Les chimistes du MIT ont mis au point une nouvelle façon d’identifier les anticorps neutralisants, représentés ici en bleu clair, contre le SARS-CoV-2 dans un échantillon de sang. Crédit : iStock

The method could enable a rapid test to determine whether individuals are producing antibodies that help protect against COVID-19First identified in 2019 in Wuhan, China, COVID-19, or Coronavirus disease 2019, (which was originally called "2019 novel coronavirus" or 2019-nCoV) is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). It has spread globally, resulting in the 2019–22 coronavirus pandemic." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">COVID-19.

MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT scientists have developed a novel technique that uses lectin displacement to detect neutralizing antibodies against viruses like SARS-CoV-2Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the official name of the virus strain that causes coronavirus disease (COVID-19). Previous to this name being adopted, it was commonly referred to as the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV), the Wuhan coronavirus, or the Wuhan virus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">SARS-CoV-2, offering a way to assess vaccine effectiveness and potential protection against virusA virus is a tiny infectious agent that is not considered a living organism. It consists of genetic material, either DNA or RNA, that is surrounded by a protein coat called a capsid. Some viruses also have an outer envelope made up of lipids that surrounds the capsid. Viruses can infect a wide range of organisms, including humans, animals, plants, and even bacteria. They rely on host cells to replicate and multiply, hijacking the cell's machinery to make copies of themselves. This process can cause damage to the host cell and lead to various diseases, ranging from mild to severe. Common viral infections include the flu, colds, HIV, and COVID-19. Vaccines and antiviral medications can help prevent and treat viral infections." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">variantes de virus. Ils ont déposé une demande de brevet pour cette technologie.

Les anticorps qui peuvent désarmer un virus, connus sous le nom d’anticorps neutralisants, sont essentiels à la capacité du corps à combattre l’infection. Les chimistes du MIT ont mis au point une nouvelle façon d’identifier ces anticorps neutralisants dans un échantillon de sang, en analysant comment les anticorps interagissent avec les molécules de sucre présentes à la surface d’une protéine virale.

Le nouveau test pourrait aider à révéler si quelqu’un a des anticorps neutralisants contre des virus tels que le SARS-CoV-2, le virus sur lequel les chercheurs se sont concentrés dans leur étude. Les anticorps neutralisants, qui peuvent être générés par la vaccination ou une infection antérieure, offrent une protection contre les infections futures.

« Ce type de test pourrait être utilisé pour vérifier si les patients sont vraiment protégés par des vaccins ou non », explique Laura Kiessling, professeure de chimie Novartis au MIT et auteure principale de l’article. « Si quelqu’un est à haut risque, il serait vraiment bon de pouvoir déterminer rapidement s’il a des anticorps neutralisants. »

Cette technique, qui utilise des équipements généraux déjà trouvés dans de nombreux laboratoires de biochimie, pourrait également aider les chercheurs à déterminer dans quelle mesure les vaccins actuels pourraient protéger contre les variantes émergentes du SRAS-CoV-2, dit Kiessling.

L’ancien post-doctorant du MIT Michael Wuo et la chercheuse du MIT Amanda Dugan sont les auteurs principaux de l’article, qui a été publié le 10 mai dans la revue en libre accès ACS Central Science.

La plupart des vaccins contre le SRAS-CoV-2 ciblent la protéine de pointe du virus, que le virus utilise pour pénétrer dans les cellules hôtes par le récepteur ACE2. Comme la plupart des protéines trouvées sur les enveloppes virales, la protéine de pointe est fortement enrobée de chaînes de sucre qui pendent de la protéine.

Kiessling, dont le laboratoire étudie comment les protéines interagissent avec les glucides trouvés à la surface des cellules, s’est demandé s’il serait possible de créer une « empreinte digitale » de différents anticorps, en fonction de la façon dont ils interagissent avec les molécules de sucre trouvées sur une protéine virale telle que la protéine de pointe du SRAS-CoV-2.

« Pour savoir si un anticorps est neutralisant ou non, vous devez généralement faire un ensemble de tests relativement difficiles », explique Kiessling. « Vous devez tester si oui ou non l’anticorps empêche le virus d’infecter les cellules. Nous avons pensé que si nous pouvions développer cette empreinte digitale, nous pourrions identifier les anticorps neutralisants beaucoup plus rapidement. »

Pour ce faire, les chercheurs ont créé un panel de lectines disponibles dans le commerce (protéines qui se lient aux glucides), provenant d’une variété d’organismes, principalement des plantes et des bactéries. Les lectines, qui sont normalement impliquées dans des fonctions telles que les interactions cellule-cellule et les réponses immunitaires, se lient à la molécule de sucre à la toute fin d’une chaîne de sucre lorsqu’elle pend d’une protéine.

Lorsque les chercheurs exposent la protéine de pointe du SRAS-CoV-2 à ces lectines, chaque lectine se fixe à un sous-ensemble particulier de molécules de sucre présentes sur la protéine. Ensuite, les chercheurs ajoutent du sérum contenant des anticorps contre le SARS-CoV-2. Si les anticorps ont une forte affinité pour la protéine de pointe, ils bousculent les lectines déjà présentes.

Chaque anticorps déplace un ensemble différent de lectines, en fonction de sa spécificité de liaison, et ce déplacement peut être mesuré à l’aide d’un test de laboratoire connu sous le nom de dosage de lectine enzymatique (ELLA). En analysant si chaque anticorps déplaçait 28 lectines différentes liées à la protéine de pointe, les chercheurs ont pu identifier des modèles de déplacement de lectine, créant une « empreinte » distinctive pour chaque anticorps.

Les chercheurs ont d’abord identifié les empreintes digitales d’anticorps déjà connus pour être neutralisants ou non neutralisants. Ensuite, ils ont testé des échantillons de sang de patients et ont pu déterminer si les anticorps de ces échantillons neutralisaient ou non, en les comparant aux empreintes digitales produites par les anticorps neutralisants connus.

« En examinant les différents modèles, nous avons pu voir que les anticorps neutralisants tombaient dans une catégorie différente de celle des anticorps non neutralisants », explique Kiessling.

Using this analysis, the researchers were also able to categorize antibodies based on whether they came from people who received the Moderna COVID-19 vaccine or the Pfizer COVID-19 vaccine, each of which targets slightly different viral RNARibonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule similar to DNA that is essential in various biological roles in coding, decoding, regulation and expression of genes. Both are nucleic acids, but unlike DNA, RNA is single-stranded. An RNA strand has a backbone made of alternating sugar (ribose) and phosphate groups. Attached to each sugar is one of four bases—adenine (A), uracil (U), cytosine (C), or guanine (G). Different types of RNA exist in the cell: messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Séquences d’ARN.

Les chercheurs ont déposé un brevet sur la technologie, qui, espèrent-ils, pourrait être développée pour effectuer des tests rapides dans le bureau d’un médecin afin de déterminer le profil d’anticorps de patients individuels.

Cette technique pourrait potentiellement être adaptée pour identifier des anticorps neutralisants contre de nouvelles variantes du SARS-CoV-2 ou d’autres virus pathogènes, dit Kiessling. Maintenant que les chercheurs disposent d’un panel de lectines pouvant être utilisées pour le test, ils auraient simplement besoin de relancer l’analyse avec des anticorps connus pour être neutralisants et non neutralisants, afin qu’ils puissent déterminer l’empreinte correcte pour ces anticorps.

« Nous pourrions utiliser le même panel de lectines pour toutes les variantes préoccupantes du SRAS-CoV-2 », explique Kiessling. « Cela peut être utile pour tous les nouveaux virus qui émergent, tant qu’ils ont une enveloppe virale. »

Référence: « Lectin Fingerprinting Distinguishes Antibody Neutralization in SARS-CoV-2 » par Michael G. Wuo, Amanda E. Dugan, Melanie Halim, Blake M. Hauser, Jared Feldman, Timothy M. Caradonna, Shuting Zhang, Lauren E. Pepi, Caroline Atyeo, Stephanie Fischinger, Galit Alter, Wilfredo F. Garcia-Beltran, Parastoo Azadi, Deb Hung, Aaron G. Schmidt et Laura L. Kiessling, 10 mai 2023, ACS Central Science.DOI: 10.1021/acscentsci.2c01471

Les autres auteurs de l’article incluent Melanie Halim, Blake Hauser, Jared Feldman, Timothy Caradonna, Shuting Zhang, Lauren Pepi, Caroline Atyeo, Stephanie Fischinger, Galit Alter, Wilfredo Garcia-Beltran, Parastoo Azadi, Deb Hung et Aaron Schmidt.

La recherche a été financée par le National Cancer Institute, le National Institute for Allergy and Infectious Disease, le MIT Center for Microbiome Informatics, le Massachusetts Consortium on Pathogenesis Readiness, le National Institute for General Medical Science et GlycoMIP, une plate-forme d’innovation en matériaux de la National Science Foundation.