COVID-19: идентифицировано синтетические наноантитила

COVID-19: плазма крови реконвалесцентов, антитела и синтетические нанотила

Пандемия COVID-19 стала серьезным социальным и экономическим вызовом и грузом во всем мире. Возбудитель COVID-19, кроме других клинических проявлений, вызывает развитие тяжелой атипичной пневмонии, был быстро идентифицирован и определен как SARS-CoV-2. Подобно своему ближайшего гомолога SARS-CoV-1 для проникновения в клетки хозяина вирус SARS-CoV-2 использует рецепторы АПФ 2 (ACE2). Вход в клетки макроорганизма регулируется белками вирусных шипов (спайк-протеинами), которые после связывания с ACE2 опосредствуют слияния вирусной мембраны с мембраной клеток хозяина. До сих пор продолжается множество клинических испытаний ряда антител против различных вирусных поверхностных белков. Идентифицирован на поверхности SARS-CoV-2 спайк-протеин является основным антигенной детерминанты иммунного ответа хозяина и одной из целевых мишеней терапевтического воздействия. Действительно, было предложено использовать плазму крови реконвалесцентов для улучшения клинического прогноза у пациентов с тяжелым течением COVID-19. В отдельных исследованиях выделены антитела человека, которые демонстрировали обнадеживающую нейтрализующей активностью против SARS-CoV-2 in vitro, Улучшая клинический прогноз в доклинических испытаниях с привлечением лабораторных животных.

На сегодня в качестве альтернативы использования антител человека рассматривается возможность терапевтического применения нанотил. Однодоменных антитела, или нанотила, имеют известные преимущества: малый размер, усиленная стабильность в активной среде и простота непосредственного производства. Недавно несколькими группами исследователей установлено, что нанотила способны ингибировать связывание спайк-протеинов с ACE2, нейтрализуя вирус. Традиционно нанотила получают из плазмы крови иммунизированных животных. В то же время создание библиотек синтетических антител открыло возможность более быстрого и экономически доступного выбора лекарственных средств, активных в отношении тех или иных терапевтических мишеней.

Таким примером является новая работа научных сотрудников Центра структурной системной биологии и Европейской молекулярно-биологической лаборатории, Гамбург (Centre for Structural Systems Biology, European Molecular Biology Laboratory Hamburg), Германия, в которой осуществлен скрининг сотен синтетических нанотил и выявлены нанотило, способно предотвращать инфицирование клеток макроорганизма вирусом SARS-CoV-2. Материалы по выводам исследования опубликованы в очередном издании «Nature Communications» 4 ноября 2020

Дизайн исследования и его результаты

Нанотила — антитела, которые получают из плазмы крови иммунизированных животных (верблюдов, лам) — с недавних пор стали перспективными противовирусными средствами благодаря их высокой резистентности и небольшим размерам. Традиционный процесс получения таких антител является долговременным. Однако современные технологические достижения позволяют отбирать синтетические антитела, называемые сиботиламы (от «synthetic nanobodies» — «sybodies»). В частности, недавно исследованиями Лаборатории Маркуса Зегера (Markus Seeger) при Цюрихском университете (University of Zurich), Швейцария, разработана технологическая платформа для отбора антител с масштабных библиотек синтетических антител. Это стало практическим основанием для актуальной работы коллектива ученых под руководством Кристиана Лев (Christian Löw). Исследователями осуществлен поиск сиботил, способных блокировать SARS-CoV-2 от инфицирования клеток макроорганизма. С этой целью ученые использовали рецепторзвьязувальний домен (RBD) спайк-протеина SARS-CoV-2 в качестве мишени для отбора тех антител, которые связываются с ним. После этого проведено тестирование стабильности, эффективности и специфичности связывания. Так, среди соединений, которые продемонстрировали лучшую способность к связыванию, сиботило 23 выявило особую эффективность в блокировании RBD.

В дальнейшем для уточнения взаимодействия сиботила 23 с вирусными RBD проанализированы особенности механизма связывания с помощью технологии упругого рассеяния рентгеновских лучей. По данным молекулярного анализа установлена ​​способность сиботила 23 тотально блокировать участки RBD, опосредующих его связывания с ACE2 клеток макроорганизма. Это свойство блокировать RBD независимо от пространственной ориентации молекулярных структур, по мнению ученых, и может объяснять, почему нанотило 23 является настолько эффективным.

Перспектива клинической реализации

Наконец для проверки способности вируснейтрализирующие способности сиботила 23 применено лентивирус, модифицированный в направлении экспрессии на его поверхности спайк-протеинов SARS-CoV-2. По результатам наблюдения in vitro установлено, что нанотило 23 успешно блокирует модифицированный вирус. Однако указанные предварительные данные нуждаются следующему шагу — верификации блокирующей способности сиботила 23 относительно SARS-CoV-2 в организме человека. Таким образом, выводы проведенной работы предлагают потенциальный направление терапевтического воздействия в лечении пациентов с COVID-19. В то же время на сегодня такая перспектива требует дальнейшего анализа для подтверждения в клинических испытаниях с реальными пациентами способности сиботила 23 быть эффективным средством лечения.

• Custódio TF, Das H., Sheward DJ et al. (2020) Selection, biophysical and structural analysis of synthetic nanobodies that effectively neutralize SARS-CoV-2. Nat. Commun., Nov. 4. doi: 10.1038 / s41467-020-19204-y.

Наталья Савельева-Кулик