Nanobodies hæmmer SARS-CoV-2-infektion, inklusive nye varianter

Australske forskere har identificeret neutraliserende nanostoffer, der blokerer SARS-CoV-2-virusset i at trænge ind i celler i prækliniske modeller.

Opdagelsen baner vejen for yderligere undersøgelser af nanobody-baserede behandlinger af COVID-19.

Udgivet i PNAS , forskningen er en del af en konsortiumstyret indsats, samle ekspertise fra australske akademiske ledere inden for infektionssygdomme og antistofterapi på WEHI, Doherty-instituttet og Kirby-instituttet.

Brug af alpaca 'nanobodies' til at blokere COVID-19-infektion

Antistoffer er vigtige infektionsbekæmpende proteiner i vores immunsystem. Et vigtigt aspekt af antistoffer er, at de binder tæt og specifikt til et andet protein.

Antistofbaserede terapier, eller biologiske lægemidler, udnytte denne egenskab af antistoffer, sætter dem i stand til at binde sig til et protein involveret i sygdom.

Nanobodies er unikke antistoffer - bittesmå immunproteiner - produceret naturligt af alpakaer som reaktion på infektion.

Som en del af forskningen en gruppe alpakaer i det regionale Victoria blev immuniseret med en syntetisk, ikke-infektiøs del af SARS-CoV-2 'spike'-proteinet for at sætte dem i stand til at generere nanobodies mod SARS-CoV-2-virussen.

Lektor Wai-Hong Tham, hvem ledede forskningen, sagde etableringen af ​​en nanobody-platform hos WEHI tillod en agil respons til udvikling af antistofbaserede terapier mod COVID-19.

"Det syntetiske spikeprotein er ikke smitsomt og får ikke alpakaerne til at udvikle sygdom - men det giver alpakaerne mulighed for at udvikle nanobodies, " hun sagde.

"Vi kan derefter udtrække gensekvenserne, der koder for nanobodies og bruge dette til at producere millioner af typer af nanobodies i laboratoriet, og vælg derefter dem, der bedst binder til spidsproteinet."

Lektor Tham sagde, at de førende nanobodies, der blokerer virusindtrængen, derefter blev kombineret til en "nanobody-cocktail."

"Ved at kombinere de to førende nanobodies i denne nanobody-cocktail, vi var i stand til at teste dens effektivitet til at blokere SARS-CoV-2 fra at trænge ind i celler og reducere virusbelastningen i prækliniske modeller, " hun sagde.

Kortlægning af nanobody-binding

ANSTOs australske synkrotron og Monash Ramaciotti Center for kryo-elektronmikroskopi var kritiske ressourcer i projektet, giver forskerholdet mulighed for at kortlægge, hvordan nanostofferne bandt sig til spikeproteinet, og hvordan dette påvirkede virussens evne til at binde sig til sin menneskelige receptor.

Hariprasad Venugopal, Senior mikroskopist fra Monash Ramaciotti Center for kryo-elektronmikroskopi, sagde undersøgelsen fremhævede vigtigheden af ​​åben adgang til avancerede Cryo-EM faciliteter.

"Vi var i stand til direkte at afbilde og kortlægge nanolegemernes neutraliserende interaktion med spidsproteinet ved hjælp af Cryo-EM ved næsten atomær opløsning, " sagde hr. Venugopal.

"Cryo-EM har været et vigtigt lægemiddelopdagelsesværktøj i den globale reaktion på COVID-19-pandemien."

Ved at kortlægge nanobodies, forskerholdet var i stand til at identificere en nanobody, der genkendte SARS-CoV-2 virus, herunder nye globale varianter af bekymring. Nanobody var også effektiv mod den originale SARS-virus (SARS-CoV), indikerer, at det kan give krydsbeskyttelse mod disse to globalt betydningsfulde humane coronavirus.

"I kølvandet på COVID-19, der er megen diskussion om pandemiberedskab. Nanobodies, der er i stand til at binde sig til andre humane beta-coronavira – inklusive SARS-CoV-2, SARS-CoV og MERS - kan også vise sig at være effektive mod fremtidige coronavirus, " sagde lektor Tham.