Forscher des Karolinska Institutet in Schweden haben eine neuartige Strategie zur Identifizierung potenter Miniatur-Antikörper, sogenannter Nanobodies, gegen aufkommende SARS-CoV-2-Varianten entwickelt. Der Ansatz führte zur Entdeckung mehrerer Nanokörper, die in Zellkulturen und Mäusen die Infektion mit verschiedenen SARS-CoV-2-Varianten wirksam blockierten. Die Ergebnisse, die in den Zeitschriften beschrieben werden Naturkommunikation und Wissenschaftliche Fortschrittekönnte den Weg für neue Behandlungen gegen COVID-19 ebnen.
„Mit Hilfe fortschrittlicher Labortechniken konnten wir ein Panel von Nanokörpern identifizieren, die mehrere Varianten von SARS-CoV-2 sehr effektiv neutralisierten“, sagt Gerald McInerney, Professor am Institut für Mikrobiologie, Tumor- und Zellbiologie (MTC). , Karolinska Institutet, und gemeinsamer leitender Autor beider Studien.
Trotz der Einführung von Impfstoffen und Virostatika bleibt der Bedarf an wirksamen Therapeutika gegen schwere COVID-19-Infektionen hoch. Nanobodies – das sind Fragmente von Antikörpern, die natürlicherweise in Kameliden vorkommen und für den Menschen angepasst werden können – sind vielversprechende therapeutische Kandidaten, da sie gegenüber herkömmlichen Antikörpern mehrere Vorteile bieten. Beispielsweise haben sie günstige biochemische Eigenschaften und lassen sich einfach und kostengünstig in großem Maßstab herstellen.
In den jetzt veröffentlichten Studien identifizieren die Labore von Gerald McInerney und Ben Murrell, ebenfalls am MTC, mehrere potente Nanokörper, die von einem mit SARS-CoV-2-Antigenen immunisierten Alpaka stammen.
Der erste Bericht in Naturkommunikation beschreibt einen einzelnen Nanobody, Fu2 (benannt nach dem Alpaka Funny), der die Viruslast von SARS-CoV-2 in Zellkulturen und Mäusen signifikant reduzierte. Unter Verwendung von Kryo-Elektronenmikroskopie fanden die Forscher heraus, dass Fu2 auf natürliche Weise an zwei getrennte Stellen auf der viralen Spitze bindet und so die Fähigkeit des Virus hemmt, in die Wirtszelle einzudringen. Dieser Teil der Studie wurde in Zusammenarbeit mit Hrishikesh Das und Martin Hällberg am Department of Cell and Molecular Biology am Karolinska Institutet durchgeführt.
Als nächstes tauchten die Forscher tiefer in das Nanokörper-Repertoire des Alpakas ein, indem sie eine Reihe fortschrittlicher Labortechniken und Computermethoden kombinierten, was zu einer Bibliothek detailliert beschriebener Nanokörper führte.
Die Ergebnisse, präsentiert in Wissenschaftliche Fortschritteenthüllten zusätzliche Nanokörper, die in Zellkulturen und Mäusen sowohl die Gründer- als auch die Beta-Variante von SARS-CoV-2 effektiv kreuzneutralisierten und sogar das entfernter verwandte SARS-CoV-1 neutralisierten.
„Diese Nanobodies stellen vielversprechende therapeutische Kandidaten gegen mehrere SARS-CoV-2-Varianten dar“, sagt Erstautor Leo Hanke, ein Postdoktorand, der die Nanobody-Technologie in der McInerney-Gruppe etabliert hat.
Die Forscher wenden derzeit die gleichen Techniken an, um zu identifizieren, welche Nanokörper aus diesem Satz am besten in der Lage sind, Omicron, die derzeit dominierende SARS-CoV-2-Variante, zu neutralisieren.
„Einmal eingerichtet, können diese Bibliotheken erweitert und nach Nanokörpern durchsucht werden, die neu entstehende Varianten neutralisieren“, sagt Assistenzprofessor Ben Murrell, ebenfalls leitender Mitautor beider Studien.
Leo Hanke et al, Ein bispezifischer monomerer Nanokörper induziert Spike-Trimer-Dimere und neutralisiert SARS-CoV-2 in vivo, Naturkommunikation (2022). DOI: 10.1038/s41467-021-27610-z
Leo Hanke et al., Multivariate Mining of an alpaca immune repertoire identifiziert starke kreuzneutralisierende SARS-CoV-2-Nanokörper, Wissenschaftliche Fortschritte (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abm0220. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abm0220