Инженерные "нанотела" блокируют заражение клеток человека SARS-CoV-2
Исследователи создали молекулу, которая прочно связывается с шиповидным белком коронавируса, предотвращая заражение клеток. В будущем эта молекула может стать основой аэрозольного препарата для лечения или профилактики COVID-19.
В поисках лекарств против нового коронавируса ученые черпают вдохновение из необычных источников — например, лам.
Новая лабораторная молекула инактивирует механизм, который вирус SARS-CoV-2 использует для заражения клеток. Она создана по образцу простых и компактных антител, обнаруженных у некоторых животных, таких как ламы, альпаки и верблюды.
Хотя исследование носит предварительный характер, команда надеется, что их молекула в будущем может стать ключевым компонентом противовирусного препарата для доставки через назальный спрей.
«Всего за двенадцать недель мы нашли молекулу, которая является клиническим кандидатом», — говорит исследователь Медицинского института Говарда Хьюза Питер Уолтер, биохимик из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF), который руководил работой совместно с Аашишем Мангликом.
Наряду с вакцинами, лекарства, нацеленные на SARS-CoV-2, являются важным инструментом для сдерживания пандемии. Но препарат, специально разработанный для атаки на вирус, может быть более эффективным для его остановки до развития тяжелого заболевания. Для создания таких препаратов ученые разрабатывают искусственные антитела.
Иммунные клетки производят антитела в ответ на инфекцию, но для этого требуется время. Лабораторные антитела могли бы вывести вирус из строя до того, как он укрепится. Здесь и пригодились ламы.
Альпаки и ламы имеют более простую версию антител, чем люди — в десять раз меньше и с меньшим количеством компонентов. Эти упрощенные антитела, называемые «нанотелами», являются потенциально мощными строительными блоками для лекарств. «Благодаря своей уникальной форме они часто могут глубоко проникать в щели белков», — говорит Аашиш Манглик. Они также, как правило, более стабильны, чем обычные антитела.
Когда началась пандемия COVID-19, большие коллекции синтетических нанотел, созданные в лаборатории Манглика, стали идеальным местом для поиска молекулы, способной деактивировать SARS-CoV-2.
Целью было найти любые нанотела, которые связывались бы с шиповидным белком коронавируса — «ключом» на поверхности вируса, позволяющим ему проникать в клетки.
В серии лабораторных экспериментов ученые сузили пул из миллиардов различных нанотел до нескольких десятков, которые прочно связывались с шиповидным белком. Затем они сконструировали наиболее перспективного кандидата, соединив три копии одного и того же нанотела в цепь.
Эта трехкомпонентная молекула плотно прилегала к вирусному шиповидному белку, фиксируя его в форме, которая предотвращала прикрепление к человеческим клеткам. Исследователи также обнаружили, что молекула особенно прочная. В экспериментах в пробирке одно нанотело отрывалось от шиповидного белка в течение нескольких минут. Команда подсчитала, что трехкомпонентная версия сможет удерживаться более недели.
В настоящее время Уолтер и Манглик ищут партнеров для производства и тестирования молекулы на безопасность и эффективность в клинических испытаниях. Они надеются, что молекула вскоре сможет работать в качестве аэрозольного препарата, доставляемого непосредственно в легкие пациентов.
Традиционные препараты на основе антител обычно вводятся в кровоток — большинство антител разрушаются при распылении небулайзером или назальным спреем. Предварительные тесты показывают, что новая молекула на основе нанотел гораздо более устойчива. Нанотела сохраняли свою форму и функцию при распылении, а также выдерживали лиофилизацию и нагревание.
«Аэрозольная доставка препарата на основе нанотел — это захватывающая возможность, но она еще не продемонстрирована», — говорит биохимик Гарвардской медицинской школы Эндрю Круз, не участвовавший в исследовании. «Очень важно было бы увидеть, как долго нанотело, доставленное аэрозолем, остается в дыхательной системе».