Les scientifiques du NEIDL et du Broad Institute affirment que les vaccins de nouvelle génération pourraient stimuler un autre bras du système immunitaire, offrant une meilleure protection contre les variantes du coronavirus.
Une nouvelle étude sur la façon dont les cellules humaines activent le système immunitaire en réponse à l'infection par le SRAS-CoV-2 pourrait ouvrir la porte à des vaccins encore plus efficaces et puissants contre le coronavirus et ses variantes émergentes rapidement, maintenant la pandémie mondiale couvante.
Des chercheurs du National Emerging Infectious Diseases Laboratories (NEIDL) de l'Université de Boston et du Broad Institute du MIT et de Harvard affirment que c'est le premier véritable examen des types de « drapeaux rouges » que le corps humain utilise pour solliciter l'aide des cellules T - des tueurs envoyés par le système immunitaire pour détruire les cellules infectées. Jusqu'à présent, les vaccins COVID se sont concentrés sur l'activation d'un type différent de cellules immunitaires, les cellules B, qui sont responsables de la création d'anticorps. Le développement de vaccins pour activer l'autre bras du système immunitaire, les cellules T, pourrait augmenter considérablement l'immunité contre le coronavirus et, surtout, ses variantes.
Dans leurs résultats, publiés dans Cell, les chercheurs affirment que les vaccins actuels pourraient manquer de certains morceaux importants de matériel viral capable de déclencher une réponse immunitaire holistique dans le corps humain. Sur la base des nouvelles informations, "les entreprises devraient réévaluer leurs conceptions de vaccins", déclare Mohsan Saeed, virologue NEIDL et co-auteur de l'article.
Lorsque les chercheurs du Broad Institute ont demandé de l'aide pour explorer les effets moléculaires de l'infection à coronavirus, Mohsan Saeed (au centre) et les membres de son laboratoire NEIDL, Da-Yuan Chen (à gauche) et Hasahn Conway (à droite), étaient prêts à passer à l'action : ils avait déjà créé des lignées cellulaires humaines qui pourraient être facilement infectées par le SRAS-CoV-2. Crédit : photo avec l'aimable autorisation du laboratoire Saeed
Saeed, professeur adjoint de biochimie à la BU School of Medicine, a effectué des expériences sur des cellules humaines infectées par un coronavirus. Il a isolé et identifié ces morceaux manquants de protéines du SRAS-CoV-2 dans l'un des laboratoires de niveau 3 de biosécurité du NEIDL (BSL-3). « Ce fut une grande entreprise car de nombreuses techniques de recherche sont difficiles à adapter pour des niveaux de confinement élevés [such as BSL-3]", dit Saeed. « Le pipeline global de recherche sur les coronavirus que nous avons créé au NEIDL et le soutien de toute notre équipe NEIDL nous ont aidés tout au long du processus. »
Saeed s'est impliqué après avoir été contacté par des experts en séquençage génétique du Broad Institute, les généticiens computationnels Pardis Sabeti et Shira Weingarten-Gabbay. Ils espéraient identifier des fragments de SARS-CoV-2 qui activent les cellules T du système immunitaire.
Mohsan Saeed, virologue BU NEIDL, affirme que les nouvelles découvertes pourraient changer la donne pour la conception de vaccins contre les coronavirus. Crédit : photo reproduite avec l'aimable autorisation de Mohsan Saeed
« L'émergence de variantes virales, un domaine de recherche actif dans mon laboratoire, est une préoccupation majeure pour le développement de vaccins », a déclaré Sabeti, responsable du programme des maladies infectieuses et du microbiome du Broad Institute. Elle est également professeure à l'Université Harvard en biologie des systèmes, biologie de l'organisme et de l'évolution, et immunologie et maladies infectieuses, ainsi qu'investigatrice du Howard Hughes Medical Institute.
« Nous sommes immédiatement passés à l'action parce que mon laboratoire avait [already] ont généré des lignées cellulaires humaines qui pourraient être facilement infectées par le SRAS-CoV-2 », explique Saeed. Les efforts du groupe ont été menés par deux membres du laboratoire Saeed : Da-Yuan Chen, un associé postdoctoral, et Hasahn Conway, un technicien de laboratoire.
Dès le début de la pandémie de COVID au début de 2020, les scientifiques du monde entier connaissaient l'identité de 29 protéines produites par le virus SARS-CoV-2 dans les cellules infectées – des fragments viraux qui constituent désormais la protéine de pointe dans certains vaccins contre le coronavirus, comme le Moderna, Pfizer-BioNTech et vaccins Johnson & Johnson. Plus tard, les scientifiques ont découvert 23 autres protéines cachées dans la séquence génétique du virus ; cependant, la fonction de ces protéines supplémentaires était un mystère jusqu'à présent. Les nouvelles découvertes de Saeed et de ses collaborateurs révèlent - de manière inattendue et critique - que 25 pour cent des fragments de protéines virales qui déclenchent le système immunitaire humain pour attaquer un virus proviennent de ces protéines virales cachées.
Comment le système immunitaire détecte-t-il exactement ces fragments ? Les cellules humaines contiennent des « ciseaux » moléculaires, appelés protéases, qui, lorsque les cellules sont envahies, coupent des morceaux de protéines virales produites pendant l'infection. Ces morceaux, contenant des protéines internes exposées par le processus de hachage, comme la façon dont le noyau d'une pomme est exposé lorsque le fruit est segmenté, sont ensuite transportés vers la membrane cellulaire et poussés à travers des portes spéciales. Là, ils restent à l'extérieur de la cellule, agissant presque comme un auto-stoppeur, agitant l'aide des cellules T qui passent. Une fois que les cellules T remarquent que ces drapeaux viraux pénètrent dans les cellules infectées, elles lancent une attaque et tentent d'éliminer ces cellules du corps. Et cette réponse des lymphocytes T n'est pas négligeable - Saeed dit qu'il existe des liens entre la force de cette réponse et le fait que les personnes infectées par le coronavirus développent ou non une maladie grave.
« Il est assez remarquable qu’une signature immunitaire aussi forte du virus provienne des régions [of the virus’ genetic sequence] auxquels nous étions aveugles », explique Weingarten-Gabby, auteur principal de l'article et stagiaire postdoctoral au laboratoire Sabeti. "C'est un rappel frappant que la recherche motivée par la curiosité est à la base des découvertes qui peuvent transformer le développement de vaccins et de thérapies."
"Notre découverte … peut aider au développement de nouveaux vaccins qui imiteront plus précisément la réponse de notre système immunitaire au virus", a déclaré Sabeti.
Les lymphocytes T détruisent non seulement les cellules infectées, mais mémorisent également les drapeaux du virus afin qu'ils puissent lancer une attaque, plus forte et plus rapide, la prochaine fois que la même variante ou une variante différente du virus apparaît. C'est un avantage crucial, car Saeed et ses collaborateurs disent que le coronavirus semble retarder la capacité de la cellule à faire appel à l'aide immunitaire.
"Ce virus veut passer inaperçu par le système immunitaire aussi longtemps que possible", explique Saeed. « Une fois qu’il est remarqué par le système immunitaire, il va être éliminé, et il ne le veut pas. »
Sur la base de leurs découvertes, dit Saeed, une nouvelle recette de vaccin, incorporant certaines des protéines internes nouvellement découvertes constituant le virus du SRAS-CoV-2, serait efficace pour stimuler une réponse immunitaire capable de s'attaquer à un large éventail de nouvelles variantes de coronavirus émergentes.. Et compte tenu de la vitesse à laquelle ces variantes continuent d'apparaître dans le monde, un vaccin capable de fournir une protection contre toutes changerait la donne.
Référence : « Le profilage du peptidome SARS-CoV-2 HLA-I révèle des épitopes de cellules T provenant d'ORF hors cadre » par Shira Weingarten-Gabbay, Susan Klaeger, Siranush Sarkizova, Leah R. Pearlman, Da-Yuan Chen, Kathleen ME Gallagher, Matthew R. Bauer, Hannah B. Taylor, W. Augustine Dunn, Christina Tarr, John Sidney, Suzanna Rachimi, Hasahn L. Conway, Katelin Katsis, Yuntong Wang, Del Leistritz-Edwards, Melissa R. Durkin, Christopher H. Tomkins -Tinch, Yaara Finkel, Aharon Nachshon, Matteo Gentili, Keith D. Rivera, Isabel P. Carulli, Vipheaviny A. Chea, Abishek Chandrashekar, Cansu Cimen Bozkus, Mary Carrington, MGH COVID-19 Équipe de collecte et de traitement, Nina Bhardwaj, Dan H. Barouch, Alessandro Sette, Marcela V. Maus, Charles M. Rice, Karl R. Clauser, Derin B. Keskin, Daniel C. Pregibon, Nir Hacohen, Steven A. Carr, Jennifer G. Abelin, Mohsan Saeed, Pardis C Sabeti, accepté le 27 mai 2021, Cell.DOI : 10.1016/j.cell.2021.05.046
Cette recherche a été soutenue par le National Institute of Health, le National Institute of Allergy and Infectious Diseases, le National Cancer Institute (NCI) Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium, une bourse du programme Human Frontier Science, une bourse postdoctorale Gruss-Lipper, un Zuckerman STEM Leadership Program Fellowship, une bourse postdoctorale Rothschild, le Cancer Research Institute/Hearst Foundation, une National Science Foundation Graduate Research Fellowship, EMBO Long-Term Fellowships, un Cancer Research Institute/Bristol-Myers Squibb Fellowship, le Parker Institute for Cancer Immunotherapy, le Emerson Collective, la G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation, la Bawd Foundation, les fonds de démarrage de l'Université de Boston, la Mark and Lisa Schwartz Foundation, le Massachusetts Consortium for Pathogen Readiness, le Ragon Institute of MGH, MIT et Harvard, et le Laboratoire national Frederick pour la recherche sur le cancer.
