发展Nanobodies和SARS-CoV-2抗体

COVID-19大流行,造成的严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2),继续在全球范围内传播。记录的病例已经超过的数量2.05亿年,导致超过430万人死亡。病毒会导致呼吸困难以及多器官损伤,通过多方面的病理过程,涉及免疫系统过度活跃,微血管损伤和代谢紊乱。病毒感染宿主通过绑定其峰值蛋白质的血管紧张素转换酶2 (ACE2)细胞表面受体,促进进入宿主细胞。

虽然COVID-19流行范围是史无前例的,研究人员遇到了这一挑战开发一套预防和治疗策略来对抗病毒。由于紧急性质的大流行,临床实验的预防和治疗药物管理对个人在“现实世界”的环境中,同时也被测试同时在临床试验中。

在预防方法,COVID-19疫苗开发以创纪录的速度,使用新的信使rna技术,增强宿主的免疫反应SARS-CoV-2突起蛋白来提高主机的保护。额外的疫苗使用更多传统的技术也正在部署。的治疗方法,中和抗体恢复期血浆都被调查药理代理,如糖皮质激素的抗炎物质地塞米松。

为了控制疫情,预防性疫苗一直是一个主要的焦点,46亿年全球已接种剂量。然而,尽管也取得了巨大的进步,但仍担心潜在的“突破”感染,感染发生在接种疫苗的人。突破由于病毒感染发生“变体”,哪个港口突变。突变是尤其重要的,当他们发生在病毒蛋白,该地区使用的疫苗山宿主的免疫反应。此外,在弱势群体包括疫苗可能不太有效虚弱的老年成人。因此,治疗策略继续探索。本文将回顾两个这样的治疗途径,广泛中和抗体(小伙子)和nanobodies。

广泛中和抗体SARS-CoV-2

打击SARS-CoV-2感染的治疗方法之一是管理COVID-19抗体的病人,“中和”或禁用传播病毒。这涉及到的高亲和性结合NAb的病毒。这个过程通常发生通过 受体结合域 ( RBD )病毒的蛋白质,禁止病毒进入宿主细胞。小伙子可以隔绝 康复的等离子体 ,即,plasma collected from patients that have recovered from infection, and manufactured as a biopharmaceutical. Isolating antibodies from plasma is limited by availability of plasma containing the antibodies. Thus, NAbs are present only transiently in convalescent plasma, and individuals vary in the type and efficacy of the antibodies they produce. An alternative is to clone NAbs from the memory B cells, which are long-lived, obtained from the peripheral blood of convalescent patients.

在大流行开始之前,教授 Cascalho 的手术和微生物学和免疫学密歇根大学和他的同事们 B细胞 反应与多种疾病,包括 感染 , 癌症 和 移植医学 。“我们觉得我们是唯一将有助于我们理解SARS-CoV-2的免疫反应,“Cascalho回忆她的动机参与早期的大流行。

从那时起,她和她的团队已经隔离,克隆和 描述小伙子 从康复的血液B细胞进化研究抗体的景观。他们成功并分离单克隆抗体中和SARS-CoV-2效力高。然而,这些家伙的力量可能会丢失,如果病毒突变发生在抗体病毒接口,这降低了抗体亲和力——可行的情况下,越来越多的新兴病毒变体。

“解决这个问题的一个方法是开发广泛的家伙,保留其效力对一系列病毒变异,”教授解释道 Cascalho 。 “主人的抗体对某种传染病的第一道防线,如SARS-CoV-2。它们是一个重要的组成部分主机支架抗感染的免疫反应。我们发现大多数COVID-19病人产生抗体中和病毒。一些抗体是特别好的,当时最强大的报道,毫微微摩尔half-maximal抑制浓度的范围内,”Cascalho补充道。

B细胞进化的感染以动态的方式,这一过程被称为 体细胞hypermutation 。这一过程发生的变异序列变量域(进口)的B细胞产生的抗体。IgV域变异,它分散产生抗体,对传染病不同他们的亲和力。“COVID-19病人,我们发现获得抗体亲和力感染通过体细胞对SARS-CoV-2 hypermutation因此变得更有效,”Cascalho解释道。

然而,Cascalho解释说,他们已经观察到的一个子集为病毒抗体亲和力较低,但却有效的对更广泛的变异,包括 武汉Hu-1创始人 应变和各种蛋白突变体,如 D614G ,这导致三角洲高传染性的变体。“这大致小伙子高度变异的子集,,有趣的是,发达的时间段内急性SARS-CoV-2感染,只有几周的时期。相比之下,在慢性感染艾滋病毒,需要三年开发广泛的家伙。我们还不确定为什么广泛小伙子SARS-CoV-2感染期间迅速发展。此外,我们知道T细胞也参与免疫应答清除病毒感染细胞,但仍然阐明细节。”

Cascalho追求额外的研究途径COVID-19研究:“我们只是发表了 纸 利用定向进化发展中和nanobodies对和非预印本检查佐剂重组 SARS-CoV-2蛋白质疫苗 。”Cascalho满意,她是有助于深化我们对免疫反应的理解SARS-CoV-2和发展潜在的治疗性抗体。然而,她指出大协作研究和需要更多的机构支持:“我们有技术进步科学、快速应对挑战,SARS-CoV-2是一个很好的例子,并创建伟大的疗法。事实上,我们有我们的抗体序列在四个月的研究开始,早在2020年的夏天。但因为我们缺少行业关系这些发现仍然悬而未决,没有实现他们的潜力。我们希望机构学习如何更好地支持他们的科学家,帮助临床发现。”

从这里我们去哪里:反映COVID-19吗

在不到两年的时间,就已经发现了SARS-CoV-2及其变种,并创建了几种疫苗。利用几十年的进展新疫苗技术,病毒免疫学、结构生物学和蛋白质工程研究,以及临床试验操作,七个疫苗经历了快速发展的过程中,评价、生产和部署。下载这个程序注意探索各种解决方案旨在提高COVID-19探测和开发疫苗和疗法。

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Nanobodies:小型但多才多艺的SARS-CoV-2中和剂

虽然可用,免疫抗体疗法如小伙子的脸 生产的挑战 和温度敏感。Nanobodies,全尺寸的一个较小的变异抗体,已经成为一个替代和正在追求潜在COVID-19治疗。” Nanobodies 功能性antigen-recognizing分子,第一次被孤立在骆驼科,哺乳动物的家庭,包括骆驼,羊驼和骆驼,”解释副教授吗 Wai-Hong Tham 传染病和免疫联合主管国防部门 WEHI 。所谓“Nanobodies由于其较小的尺寸,因为他们 缺乏光链 在全尺寸的抗体。nanobodies较小的大小给予很多优势,使他们有吸引力的治疗。这包括很强的亲和力目标抗原和高稳定温度和博士生产成本效益和高产细菌、酵母和哺乳动物表达系统相比传统的抗体。或许最重要的是呼吸系统疾病,其高稳定性打开发展中它们的可能性 吸入biotherapeutics Tham”,阐述了。

在大流行早期,nanobodies成为强有力的 中和 代理对SARS-CoV-2通过干扰RBD 绑定 来 ACE2 ,包括发展的 多价的 候选人 。然而,这些研究只是证明效力和强烈的nanobody SARS-CoV-2 RBD的绑定在体外。一个重要的障碍。在活的有机体内应用nanobodies是他们体积小,增加肾脏消除 缩短半衰期 。此外,病毒可以通过nanobodies逃脱中和由于变异进化。为应对这些挑战,Tham和她的团队致力于开发nanobody鸡尾酒技术在活的有机体内通过测试小鼠的疗效。“我们知道SARS-CoV-2 变异 ,包括RBD,从而导致 抗原逃脱 。逃跑的机会增加了 个人抗体或nanobody ,”Tham解释道。”相比之下,中和鸡尾酒组成多个病毒RBD-targeting nanobodies减少病毒的速度逃跑。如果一个nanobody无法绑定到变异的RBD,另一个从鸡尾酒nanobody可能保留高亲和力。”

Tham杠杆 噬菌体展示 高通量筛选方法,从羊驼免疫识别nanobodies重组SARS-CoV-2飙升和RBD(非传染性)。“我们孤立50 nanobody候选人绑定亲和力从约0.1到19 nM和病毒中和活动从3 nM 36µM,“Tham报道。接下来,四个最有前途的nanobodies融合人类IgG1 Fc域提高分子量,提高药物动力学。“融合到Fc领域没有损害nanobodies SARS-CoV-2 RBD的结合亲和力。事实上,我们发现嵌合体保留绑定到野生型RBD的能力以及各种RBD变体,横跨22突变在16岁残留物,”Tham总结。最后,测试在活的有机体内是在野生型小鼠感染进行SARS-CoV-2吸入。“我们发现,预防nanobody鸡尾酒显著降低SARS-CoV-2的负担与SARS-CoV-2感染小鼠的肺中。”

Tham的方法有几个优点。技术可以迅速适应目标SARS-CoV-2突变病毒。“我们有超过50 nanobodies特征库,所以我们有能力破译图书馆候选人仍将有效的反对任何新兴全球关注的变体。此外,噬菌体展示是一种高通量的技术。因此,如果没有一个nanobodies从我们目前的图书馆是有效的对一个新兴的变体,我们可以通过数以百万计的其他nanobodies屏幕,身份识别小说变异抗原决定基的候选人。”

此外,该策略可以广泛适应发展中和nanobodies。“有 守恒的抗原表位 SARS-CoV-1和SARS-CoV-2之间,这已经是她的一个主要的目标中和nanobodies。这绝对是一个重要的未来的方法,”Tham总结道。