Neutraliserende antistoffer mod nye vira

Forskere ved Sandia har skabt en platform til at opdage, designe og udvikle nye antistof-modforanstaltninger mod nye vira. Denne nye proces med screening for nanobodies, der "neutraliserer" eller deaktiverer virussen, repræsenterer en hurtigere og mere effektiv tilgang til at udvikle nanobody-terapier, der forebygger eller behandler virusinfektion.

Traditionelt brugt til behandling af en række tilstande, herunder kræft og autoimmune og inflammatoriske sygdomme, er nanostoffer mindre komponenter i konventionelle antistoffer – et vigtigt element i kroppens immunsystem, der forsvarer mod sygdomsfremkaldende vira eller bakterier.

Efter at have screenet et stort, mangfoldigt bibliotek af syntetiske nanobodies, identificerede og evaluerede Sandia-forskere adskillige potente nanobodies, der kan beskytte mod COVID-19. Forskerne sigter nu mod at kopiere denne metode for at forsvare sig mod nuværende og fremtidige biologiske trusler.

"Coronavirus-pandemien har tydeliggjort behovet for en bred vifte af forebyggende og terapeutiske strategier til at kontrollere sygdomme forbundet med nye vira," siger Craig Tewell, direktør for Sandias kemiske, biologiske, radiologiske og nukleare forsvars- og energiteknologicenter.

Med en rig historie af bioforsvarsforskning hjælper Sandia med at beskytte nationen og verden mod trusler fra bioterrorisme og naturligt forekommende sygdomme, sagde Craig.

"Med en dyb forståelse af, hvordan infektionssygdomme udvikler sig og spredes, samt hvordan immunsystemet forsvarer sig mod infektion," sagde Craig, "er vores forskere i en unik position til at fremme skabelsen af ​​en bred vifte af sygdomsbekæmpende værktøjer, inklusive nanobodies."

Virolog Brooke Harmon leder Sandias nanobody-forskning, et nyt og voksende område inden for biovidenskab.

"Vacciner er meget gode til at forhindre infektion, men de kan tage lang tid at blive udviklet og bevæge sig gennem reguleringsprocessen," sagde Brooke. "Vi så et kritisk behov for at skabe effektive terapier, der hurtigt kan udvikles og implementeres."

Når først proteinsekvensen eller den genetiske kodning af en virus er blevet identificeret, har Sandia-forskere vist, at de kan producere en nanobody-baseret modforanstaltning inden for 90 dage. Metoden er endnu ikke testet på mennesker. At fremskynde opdagelsen af ​​neutraliserende antistoffer kan reducere virkningen af ​​fremtidige virale udbrud.

"I den nuværende praksis er virologer afhængige af patienters blodprøver for at opbygge et antistofbibliotek, som vi derefter kan screene for potentielle behandlinger. Det betyder, at vi er nødt til at vente, enten på at folk bliver smittet eller på at dem, der er vaccineret, for at opbygge et immunrespons " sagde Brooke. "Sandias nye metode er mere fremadskuende. Fordi vi allerede har bygget et meget forskelligartet, proprietært bibliotek, kan vi begynde at screene for ekstremt potente neutraliserende nanostoffer, så snart den genetiske kodning af en virus er blevet identificeret."

Nanobodies' forskellige egenskaber

Neutralisering af nanobodies repræsenterer en attraktiv strategi, sagde Brooke, på grund af deres evne til at arbejde effektivt mod en hel familie af vira eller varianter.

"Vi kan drage fordel af det faktum, at virusfamilier har tendens til at interagere med immunrespons på samme måde," sagde Brooke. "Dette gør vores behandlinger hurtigt tilpasselige til alle varianter af en virus."

Nanobodies er modulære, hvilket betyder, at de kan kombineres med andre nanobodies for at øge deres evne til at binde sig til virussen eller målrette specifikke væv. Nanobodies kan også produceres som mindre versioner af konventionelle antistoffer med evnen til at aktivere immunresponset.

På grund af den lille størrelse af nanostofferne kan de desuden frigives til blodet og trænge ind i væv mere grundigt end konventionelle antistoffer. Nanobody-terapier kan også målrette direkte mod et infektionssted, hvilket reducerer den nødvendige dosis og øger effektiviteten.

Nanobodies kan også administreres via aerosol, så de kan gives til en patient oralt eller i en inhalerbar form. Konventionelle antistofbehandlinger er mindre alsidige og skal kun modtages gennem injektion.

"Alle disse kvaliteter og egenskaber ved nanobodies gør nanobody-terapier mere effektive end nuværende løsninger. Disse behandlinger er også nemmere og billigere at fremstille," sagde Brooke, "gør Sandias metode til at udvikle og karakterisere nye neutraliserende antistoffer til en uvurderlig tilføjelse til værktøjssættet for bekæmpelse af COVID-19-pandemien og fremtidige sundhedskriser." + Udforsk yderligere

Miniature lama-antistoffer kan hjælpe med at bekæmpe SARS-CoV-2-varianter