COVID-19: плазма крові реконвалесцентів, антитіла та синтетичні нанотіла
Пандемія COVID-19 стала серйозним соціальним та економічним викликом і тягарем у всьому світі. Збудник COVID-19, що окрім інших клінічних проявів, викликає розвиток тяжкої атипової пневмонії, був швидко ідентифікований та визначений як SARS-CoV-2. Подібно до свого найближчого гомолога SARS-CoV-1 для проникнення у клітини хазяїна вірус SARS-CoV-2 використовує рецептори ангіотензинперетворювального ферменту 2 (ACE2). Вхід до клітин макроорганізму регулюється білками вірусних шипів (спайк-протеїнами), які після зв’язування з ACE2 опосередковують злиття вірусної мембрани з мембраною клітин хазяїна. Досі триває безліч клінічних випробувань ряду антитіл проти різних вірусних поверхневих білків. Ідентифікований на поверхні SARS-CoV-2 спайк-протеїн є основною антигенною детермінантою імунної відповіді хазяїна та однією з цільових мішеней терапевтичного впливу. Дійсно, було запропоновано використовувати плазму крові реконвалесцентів для покращення клінічного прогнозу у пацієнтів із тяжким перебігом COVID-19. В окремих дослідженнях виділено антитіла людини, які демонстрували обнадійливу нейтралізуючу активність проти SARS-CoV-2 in vitro, покращуючи клінічний прогноз у доклінічних випробуваннях із залученням лабораторних тварин.
На сьогодні як альтернатива використання антитіл людини розглядається можливість терапевтичного застосування нанотіл. Однодоменні антитіла, або нанотіла, мають відомі переваги: малий розмір , посилена стабільність в активному середовищі та простота безпосереднього виробництва. Нещодавно кількома групами дослідників встановлено, що нанотіла здатні інгібувати зв’язування спайк-протеїнів з ACE2, нейтралізуючи вірус. Традиційно нанотіла отримують із плазми крові імунізованих тварин. Водночас створення бібліотек синтетичних антитіл відкрило можливість більш швидкого та економічно доступного вибору лікарських засобів, активних відносно тих чи інших терапевтичних мішеней.
Таким прикладом є нова робота наукових співробітників Центру структурної системної біології та Європейської молекулярно-біологічної лабораторії, Гамбург (Centre for Structural Systems Biology, European Molecular Biology Laboratory Hamburg ), Німеччина, в якій здійснено скринінг сотень синтетичних нанотіл та виявлено нанотіло, здатне запобігати інфікуванню клітин макроорганізму вірусом SARS-CoV-2. Матеріали за висновками дослідження опубліковано у черговому виданні «Nature Communications» 4 листопада 2020 р.
Дизайн дослідження та його результати
Нанотіла — антитіла, які отримують із плазми крові імунізованих тварин (верблюдів, лам) — віднедавна стали перспективними противірусними засобами завдяки їх високій резистентності та невеликим розмірам. Традиційний процес отримання таких антитіл є довготривалим. Однак сучасні технологічні досягнення дозволяють відбирати синтетичні антитіла, звані сиботілами (від «synthetic nanobodies» — «sybodies»). Зокрема, нещодавно дослідженнями Лабораторії Маркуса Зегера (Markus Seeger) при Цюрихському університеті (University of Zurich), Швейцарія, розроблено технологічну платформу для відбору антитіл із масштабних бібліотек синтетичних антитіл. Це стало практичним підґрунтям для актуальної роботи колективу вчених під керівництвом Крістіана Льов (Christian Löw). Дослідниками здійснено пошук сиботіл, здатних блокувати SARS-CoV-2 від інфікування клітин макроорганізму. З цією метою вчені використовували рецепторзв’язувальний домен (RBD) спайк-протеїну SARS-CoV-2 як мішень для відбору тих антитіл, які зв’язуються з ним. Після цього проведено тестування стабільності, ефективності та специфічності зв’язування. Так, серед сполук, які продемонстрували найкращу здатність до зв’язування, сиботіло 23 виявило особливу ефективність у блокуванні RBD.
У подальшому для уточнення взаємодії сиботіла 23 з вірусними RBD проаналізовано особливості механізму зв’язування за допомогою технології пружного розсіювання рентгенівських променів. За даними молекулярного аналізу встановлено здатність сиботіла 23 тотально блокувати ділянки RBD, які опосередковують його зв’язування з ACE2 клітин макроорганізму. Ця властивість блокувати RBD незалежно від просторової орієнтації молекулярних структур, на думку вчених, і може пояснювати, чому нанотіло 23 є настільки ефективним.
Перспектива клінічної реалізації
Насамкінець для перевірки здатності віруснейтралізуючої здатності сиботіла 23 застосовано лентивірус, модифікований у напрямі експресії на його поверхні спайк-протеїнів SARS-CoV-2. За результатами спостереження in vitro встановлено, що нанотіло 23 успішно блокує модифікований вірус. Однак зазначені попередні дані потребують наступного кроку — верифікації блокуючої здатності сиботіла 23 стосовно SARS-CoV-2 в організмі людини. Таким чином, висновки проведеної роботи пропонують потенційний напрям терапевтичного впливу в лікуванні пацієнтів із COVID-19. Водночас на сьогодні така перспектива потребує подальшого аналізу для підтвердження у клінічних випробуваннях з реальними пацієнтами здатності сиботіла 23 бути ефективним засобом лікування.
>Наталія Савельєва-Кулик
