Françoise Baleux, Olivier Schwartz, Françoise Porrot, Guido Vanham, Delphine Desjardins, Kawthar Bouchemal, Hugues Lortat-Jacob, Roger Le Grand, Kevin K. Ariën, Yves-Marie Coïc, David Bonnaffé, Timothée Bruel, Johan Michiels, Nathalie Dereuddre-Bosquet, Institute of Tropical Medicine [Antwerp] (ITM), Chimie des Biomolécules - Chemistry of Biomolecules, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris], Immunologie des Maladies Virales et Autoimmunes (IMVA - U1184), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Virus et Immunité - Virus and immunity, Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Galien Paris-Sud (IGPS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075 ), Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), This work was supported by grants from the Agence National de la Recherche (ANR-10-EMMA-0012), the 'Agence Nationale de Rercherche sur le SIDA et les Hépatitues virales' (ANRS) and used the platforms of the Grenoble Instruct Centre (ISBG, UMS 3518 CNRS-CEA-UJF-EMBL) with support from FRISBI (ANR-10-INSB-05-02) and GRAL (ANR-10-LABX-49-01) within the Grenoble Partnership for Structural Biology (PSB). It was also supported by the Region Ile de France (bpifrance, AIMA A1412061Q), the Carnot-Pasteur Maladies infectieuses, the 'CEA valorization' offices, the 'Equipements d’Excellence' (EQUIPEX) - 2010 FlowCyTech and the 'Infrastructures Nationales en Biologie et Santé' (INBS) - 2011 Infectious Disease Models and Innovative Therapies (IDMIT), funded by the 'Programme investissements d’avenir' under grant agreement N° ANR-10-EQPX-02-01 and N° ANR-11-INBS-0008 respectively., ANR-10-INSB-05-02 - FRISBI - FRISBIANR-10- LABX-49-01 - Labex GRAL - Labex GRALANR-11-INBS-0008/11-INBS-0008 - IDMIT - Infrastructure nationale pour la modélisation des maladies infectieuses humaines (2011), ANR-10-EMMA-0012,HEPACLAMP,Préparation et analyse in vivo de 'mCD4-HS12', un glyco-conjugué de synthèse inhibiteur d'entrée du VIH.(2010), ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010), ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010), ANR-10-EQPX-0028,ELORPrinttec,'Plate-forme de l'Université de Bordeaux pour l'organique électronique imprimable : de la molécule aux dispositifs et systèmes intégrés - valorisation et commercialisation'(2010), ANR-11-INBS-0008,IDMIT,Infrastructure nationale pour la modélisation des maladies infectieuses humaines(2011), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Virus et Immunité - Virus and immunity (CNRS-UMR3569), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Baleux, Françoise, Emergence - Préparation et analyse in vivo de 'mCD4-HS12', un glyco-conjugué de synthèse inhibiteur d'entrée du VIH. - - HEPACLAMP2010 - ANR-10-EMMA-0012 - Emergence - VALID, Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology - - GRAL2010 - ANR-10-LABX-0049 - LABX - VALID, Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée - - FRISBI2010 - ANR-10-INBS-0005 - INBS - VALID, Equipements d'excellence - 'Plate-forme de l'Université de Bordeaux pour l'organique électronique imprimable : de la molécule aux dispositifs et systèmes intégrés - valorisation et commercialisation' - - ELORPrinttec2010 - ANR-10-EQPX-0028 - EQPX - VALID, and Infrastructures - Infrastructure nationale pour la modélisation des maladies infectieuses humaines - - IDMIT2011 - ANR-11-INBS-0008 - INBS - VALID
The CD4 and the cryptic coreceptor binding sites of the HIV-1 envelope glycoprotein are key to viral attachment and entry. We developed new molecules comprising a CD4 mimetic peptide linked to anionic compounds (mCD4.1-HS12 and mCD4.1-PS1), that block the CD4-gp120 interaction and simultaneously induce the exposure of the cryptic coreceptor binding site, rendering it accessible to HS12- or PS1- mediated inhibition. Using a cynomolgus macaque model of vaginal challenge with SHIV162P3, we report that mCD4.1-PS1, formulated into a hydroxyethyl-cellulose gel provides 83% protection (5/6 animals). We next engineered the mCD4 moiety of the compound, giving rise to mCD4.2 and mCD4.3 that, when conjugated to PS1, inhibited cell-free and cell-associated HIV-1 with particularly low IC50, in the nM to pM range, including some viral strains that were resistant to the parent molecule mCD4.1. These chemically defined molecules, which target major sites of vulnerability of gp120, are stable for at least 48 hours in conditions replicating the vaginal milieu (37 °C, pH 4.5). They efficiently mimic several large gp120 ligands, including CD4, coreceptor or neutralizing antibodies, to which their efficacy compares very favorably, despite a molecular mass reduced to 5500 Da. Together, these results support the development of such molecules as potential microbicides.