Autorami odkrycia są naukowcy z Instytutu Chemii Biofizycznej im. Maxa Plancka (MPI) w Getyndze i Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Getyndze (UMG). Nanociała, o których piszą na łamach czasopisma "The EMBO Journal", blokują nie tylko oryginalnego SARS-CoV-2, ale i jego warianty. Mini cząstki są ponadto stabilne i odporne na bardzo wysokie temperatury.
Działanie przeciwciał polega na przyczepianiu się do białka znajdującego się w otoczce wirusa (w tzw. kolcach), co powoduje, że nie jest on już w stanie zaatakować komórki. Podanie choremu preparatu ze skutecznie działającymi przeciwciałami zapobiega zaostrzeniu się choroby i przyspiesza powrót do zdrowia. Od początku pandemii COVID-19 wysiłki naukowców szły w kierunku opracowania możliwie najskuteczniejszych przeciwciał, która można by masowo produkować. Naturalnie wytwarzane przeciwciała mogłyby sprostać zadaniu, gdyby nie fakt, że trudno je produkować w przemysłowych ilościach. Jest to proces skomplikowany i bardzo kosztowny. Dlatego miniprzeciwciała zaproponowane przez naukowców z Getyngi są wielką nadzieją medycyny.
Nanociała skuteczne w spotkaniu w nowymi wariantami wirusa
Opracowane w instytucjach badawczych w Getyndzie miniprzeciwciała nazywane są przeciwciałami jednodomenowymi VHH lub nanociałami. Skierowane są przeciwko tzw. domenie wiążącej receptor (RBD), czyli temu fragmentowi wirusa, którym ten przyczepia się do komórki gospodarza.
- Po raz pierwszy otrzymaliśmy nanociała, które łączą ekstremalną stabilność i wyjątkową skuteczność przeciwko wirusowi i jego wariantom alfa, beta, gamma i delta - mówi Dirk Görlich z MPI. Nanociała mogą wytrzymać temperaturę do 95 stopni C nie tracąc swojej funkcji. Jak tłumaczą naukowcy oznacza to, że pozostają aktywne w organizmie wystarczająco długo, aby zadziałać. Druga zaleta takiej odporności nanociał na temperaturę to łatwość w produkcji, w przechowywaniu i w transporcie preparatu.
Przeciwciała VHH mogą potencjalnie posłużyć do inhalacji, chroniąc przed infekcją przede wszystkim drogi oddechowe. Ze względu na mikroskopijne rozmiary mogą wnikać do tkanek i tam zapobiegać dalszemu rozprzestrzenianiu się wirusa.
Naukowcy połączyli trzy identyczne nanociała w sposób, który naśladuje kształt wirusowego białka, tworząc "triadę przeciwciał". Ta okazała się jeszcze skuteczniejsza w neutralizowaniu SARS-CoV-2 niż pojedyncze nanociało (a to jest już tysiąc razy skuteczniejsze niż pierwsze prototypowe nanociało).
Białko kolca SARS-CoV-2 składa się z trzech identycznych bloków, z trzema domenami wiążącymi receptor. Zatem triada nanociał idealnie wpasowuje się w ten schemat. - W idealnym scenariuszu każde z trzech nanociał przyłącza się do jednej z trzech domen (RBD), co tworzy praktycznie nieodwracalne wiązanie. Triada nie pozwala białku kolca uwolnić się i neutralizuje wirusa nawet do 30 tys. razy mocniej niż pojedyncze nanociało - zapewnia Görlich. Nanociała związane w triady są też dłużej utrzymywane w organizmie, a więc i dłużej działają.
Kolejna wersja to tandem nanociał. Pomyślane są tak, aby neutralizować jednocześnie różne części domeny wiążącej receptor i białka kolca. W takim przypadku dwóm nanociałom łatwiej jest zablokować zmutowanego wirusa, ponieważ łączą się jednocześnie z dwoma różnymi fragmentami białka kolca.
Ogromną zaletą jest także to, że zarówno pojedyncze, jak i podwójne oraz potrójne nanociała są skuteczne nawet w niewielkich ilościach. A to oznacza, jak podkreślają badacze, mniej skutków ubocznych leku, opartego na nanociałach, gdyż podawane chorym dawki mogą być minimalne. Będą też, prawdopodobnie, tańsze w produkcji.
Alpaki pomogą w walce z nowymi wariantami SARS-CoV-2?
W jaki sposób powstają miniprzeciwciała? Otóż produkują je alpaki. Zaczęło się od trzech zwierząt, którym wszczepiono białko kolca wirusa. Układ immunologiczny alpak zareagował na infekcję, produkując duże ilości miniprzeciwciał, które są prostsze w budowie i o wiele mniejsze, niż zwykłe ludzkie przeciwciała. Miniprzeciwciała zostały wyizolowane z pobranej od zwierząt krwi (w niewielkich ilościach - jak zapewniają naukowcy). Następnie te nanociała poddano testom i obróbce przy pomocy enzymów, bakteriofagów i drożdży.
Kolejne eksperymenty pokazały, że organizm alpak wyprodukował przeciwciała skuteczne nie tylko przeciwko "oryginalnemu" wariantowi SARS-CoV-2, ale i przeciwko aktualnie najszerzej rozprzestrzeniającym się wariantom, czyli alfa, beta, gamma, epsilon i delta. A to oznacza, że gdyby znowu zagroził nam jakiś nowy wariant, można by wprowadzić go do organizmu zwierząt, a uodpornione alpaki wytworzyłyby kolejne przeciwciała neutralizujące.
Teraz naukowcy z Getyngi badają, w jaki sposób wykorzystać miniprzeciwciała jako lek na COVID-19 lub do stworzenia szczepionki przystosowanej do zwalczania nowych wariantów wirusa. Chodzi o to, że nanociała "wymuszają" na bakteriach E. coli (które wykorzystuje się do produkcji niektórych szczepionek) wytworzenie prawidłowo zbudowanego białka wirusa, a dokładniej domeny wiążącej receptor, co z kolei jest podstawą szczepionek białkowych.
Źródła: MedicalXPress.com, The EMBO Journal
