- Исследователи обнаружили, что иммунные молекулы лам могут нейтрализовать все штаммы SARS-CoV-2, вызывающие COVID-19, включая Omicron.
- Они отметили, что эти молекулы дешевы, просты в производстве и поддаются модификации.
- Хотя необходимы дополнительные исследования, молекулы демонстрируют многообещающие защитные, экономически эффективные и удобные средства для лечения будущих вспышек.
Коронавирусы являются одной из самых серьезных угроз для глобального здравоохранения из-за их высокого генетического разнообразия, частых мутаций и присутствия в густонаселенных районах.
Таким образом, существует острая необходимость в разработке широких, эффективных и взаимодополняющих вмешательств в отношении вирусов.
Нанотела, антитела с одной полипептидной цепью вместо двух, естественным образом вырабатываются у лам и благодаря своему небольшому размеру могут нацеливаться (1) на вирусные антигены с высокой аффинностью и селективностью.
Таким образом, эти нанотела могут быть экономически эффективным противовирусным средством и могут служить модельной системой для изучения антител.
Недавно исследователи разработали сверхмощное нанотело, которое может обеспечить надежную защиту от всех вариантов SARS-CoV-2, вызывающих COVID-19, включая Omicron.
«Эти новые наноантитела преодолевают фундаментальные проблемы, с которыми сталкиваются большие молекулы, такие как человеческие антитела», — сообщила Елизавета Мукаетова-Ладинска, профессор психиатрии пожилых людей в Лестерском университете в Соединенном Королевстве.
«Среди этих проблем – плохое проникновение в ткани, включая солидные опухоли и гематоэнцефалический барьер, а также плохое или отсутствующее связывание некоторых молекул с областями на поверхности, которые полностью доступны только молекулам меньшего размера», — добавила она.
Исследование было опубликовано в Cell Reports.
Иммунизация ламы Валли
Для исследования исследователи иммунизировали ламу по имени «Валли» (Wally) рецептор-связывающим доменом SARS-CoV-2 (RBD) — коротким шипом на вирусе, который прикрепляется к белкам на клетках человека, чтобы проникнуть в них и заразить их.
Затем они взяли образец крови у Уолли и повторно иммунизировали ее четырьмя дополнительными бустерами в течение двух месяцев, прежде чем взять второй образец крови.
В лабораторных тестах второй образец крови показал большее сродство к RBD SARS-CoV-2, чем первый. Он также нейтрализовал штамм Wuhan-Hu-1 SARS-CoV-2 наряду с вызывающими беспокойство вариантами альфа и лямбда.
Исследователи также обнаружили, что кровь из второго образца более эффективно нейтрализовала бета-, дельта- и SARS-CoV в 6, 2,3 и 9,3 раза, чем первый образец.
Затем, используя протеомику, исследователи идентифицировали 100 нанотел с высоким сродством к SARS-CoV-2.
Исследователи протестировали 17 из этих нанотел на пяти вариантах SARS-CoV-2, включая Omnicron и 18 других вирусов, связанных с SARS, известных как сарбековирусы.
В то время как все нанотела были прочно связаны со всеми вариантами, семь проявляли исключительно широкую активность и были связаны со всеми целевыми сайтами.
В ходе дальнейших испытаний исследователи отметили, что все из этих 17 нанотел, кроме одного, сильно ингибировали SARS-CoV-2 и его варианты in vitro.
Затем исследователи объединили два самых мощных нанотела широкого спектра действия, чтобы продемонстрировать их высокий биоинженерный потенциал. Они назвали полученную молекулу «PiN-31» и отметили ее способность одновременно связываться с двумя областями RBD SARS-подобных вирусов, а также ее способность доставляться через назальный спрей.
«В доклиническом исследовании мы показали, что наше нанотело — PiN-31 — может защитить как легкие, так и верхние дыхательные пути от инфекции», — рассказал Йи Ши, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии, ведущий автор исследования.
«[Наши данные показывают], что ингаляционная терапия на основе нанотел может свести к минимуму передачу инфекции и, вероятно, дополняет существующую вакцину», — пояснил он.
Основные механизмы
На просьбу объяснить более подробно, как нанотела ламы эффективны против SARS-подобных вирусов, доктор Ши сказал:
«Эти нанотела сильно нацелены на сайты (так называемые эпитопы) в рецептор-связывающем домене (RBD), которые высоко консервативны среди SARS-подобных вирусов. Эти эпитопы важны для приспособленности вируса, поэтому обычно они не могут мутировать. Это объясняет, почему пансарбековирусные нанотела могут защищать от широкого спектра SARS-подобных вирусов, включая варианты SARS-CoV-2 и SARS-CoV-1», — сказал он.
«Нанотела с трудом поддаются нацеливанию на консервативные эпитопы, потому что эти области маленькие, гибкие и плоские. Однако обнаруженные нами пансарбековирусные нанотела, по-видимому, сильно эволюционировали, чтобы получить исключительную способность связывания», — добавил доктор Ши.
Исследователи пришли к выводу, что нанотела кажутся многообещающими в качестве защитных, экономически эффективных и удобных средств для лечения будущих вспышек.
Исследователи еще не оценили эффективность нанотел in vivo. Ши отметил, что в идеале нанотела должны быть «очеловечены» перед клиническими испытаниями, над которыми его команда работает с помощью своего недавно разработанного программного обеспечения — «Llamanade».
Последствия лечения
Доктор Ши отметил, что нанотела недороги в производстве по сравнению с моноклональными антителами, поскольку их можно быстро получить из микробов, таких как кишечная палочка и дрожжевые клетки. Они также могут быть биоинженерными для улучшения функциональности.
Он добавил, что нанотела стабильны при комнатной температуре, что означает, что они могут избежать проблем с холодовой цепью, связанных с мРНК-вакцинами, и более справедливо распределяться по всему миру.
Доктор Ши также объяснил, что стабильные нанотела могут противостоять аэрозолизации, то есть они могут достигать легких при вдыхании, что резко снижает необходимую дозу и снижает затраты на лечение.
Д-р Мукаетова-Ладинска отметила, что нанотела также могут быть получены более последовательно, чем моноклональные или поликлональные антитела, поскольку они воспроизводятся в лабораторных условиях из клональной ДНК. Для сравнения, она отметила, что моноклональные антитела могут подвергаться генетическому дрейфу, что приводит к изменчивости от партии к партии.
Однако она добавила, что нанотела также могут иметь более широкий терапевтический потенциал, поскольку они могут преодолевать гематоэнцефалический барьер и напрямую взаимодействовать с нейронными клетками. Их также можно использовать для лечения таких состояний, как глиобластома и болезнь Альцгеймера.
