במאמר מחקר לאחרונה שהועלה ל- bioRxiv שרת preprint*, חוקרים פיתחו ובדקו נוגדנים דו-ספציפיים חדשים (bsAbs) הכוללים הן את התחום ה-N-terminal (NTD) והן את תחום הקולטנים (RBD) עבור יעילותם נגד וריאנטים של תסמונת נשימה חריפה חמורה וירוס קורונה 2 (SARS-CoV-2) ( VOCs). נוגדנים אלו יוצרו באמצעות נוגדנים חד שבטיים (mAbs) מתורמי החלמה שקיבלו בעבר חיסונים מבוססי נוגדנים חד שבטיים.
למרבה המעודד, שני bsAbs שפותחו – CoV2 biRN5 ו-CoV-biRN7 נמצאו כמציגים עוצמת נטרול רחבה כנגד מגוון גרסאות של Omicron, מה שמדגיש את הפוטנציאל שלהם בהחלפת שיטות ההתערבות הנוכחיות של COVID-19, שהאחרונות מפסידות במירוץ החימוש ל-SARS- אבולוציה של CoV-2. NTD-RBD bsAbs אלו עשויים להוות בסיס לדור חדש של חיסונים נגד COVID-19 ותרופות מבוססות נוגדנים נגד המחלה.
מחקר: נוגדנים דו-ספציפיים עם עוצמת נטרול רחבה נגד גרסאות SARS-CoV-2 של דאגה. קרדיט תמונה: Alpha Tauri 3D Graphics / Shutterstock
*הודעה חשובה: bioRxiv מפרסם דוחות מדעיים ראשוניים שאינם נבדקים על ידי עמיתים, ולכן אין לראות בהם מכריעים, מנחים פרקטיקה קלינית/התנהגות הקשורה לבריאות, או להתייחס אליהם כאל מידע מבוסס.
מדוע עלינו להמציא מחדש את הגלגל (הטיפולי ב-COVID-19)?
מגיפת מחלת הנגיף של 2019 (COVID-19) נותרה ההתפרצות הפתוגנית הגרועה ביותר בהיסטוריה האנושית המתועדת, גבתה יותר מ-7 מיליון חיים והדביקה כמעט 800 מיליון אנשים מאז גילויה בסין בסוף 2019. בעוד שאמצעי ריחוק חברתי שנאכפו על ידי הממשלה עזרו למנוע את התפשטות המחלה במהלך הימים הראשונים של המגיפה ובמיוחד במהלך עליות שכיחות חוזרות ונשנות, רוב החוקרים מסכימים כי הגורם המכריע ביותר בשליטה בסופו של דבר במחלה ובמניעת אובדן חיים, פרנסה ותשתיות נוסף היה ההתפתחות המהירה. הפצה בסיוע ממשלתי (במקרים מסוימים מחויב) של חיסונים נגד COVID-19.
למרבה הצער, חיסונים הם התערבויות מונעות נגד זיהומים עוקבים, לא ריפוי לחולים שכבר נגועים בפתוגן. בקבוצה האחרונה ועבור אנשים פגיעים בדיכאון חיסוני, נדרש צורך דחוף בהתערבויות קליניות נוספות לטיפול בזיהומים מתמשכים. באופן קונבנציונלי, נוגדנים חד שבטיים (mAbs) פותחו כטיפול בטוח ויעיל אנטי-COVID-19. mAbs הם חלבונים המיוצרים על ידי קבוצה של תאים חיסוניים בודדים שנקשרים לקולטן ספציפי על המטרה (כאן, החלבון SARS-CoV-2 spike), ובכך משביתים את הפתוגן ומאפשרים למערכת החיסון המולדת של הגוף לפרק או להפריש את הנגיף.
Anti-COVID-19 mAbs נגזרים מתורמי החלמה של COVID-19, ובהתחשב בספציפיות שלהם, מייצגים שיפור משמעותי ביעילות בהשוואה לתרופות אנטי-ויראליות מסורתיות בטווח רחב, עם פחות תופעות לוואי באופן משמעותי. למרבה הצער, SARS-CoV-2 הוא וירוס המתפתח במהירות – הופעתם של וריאנטים חדשניים של Omicron של דאגה (VOCs) עם תחומים מחייבים שונה הביאה להפחתה דרסטית ביעילות mAb, ובכך הובילה לצורך דחוף בפיתוח התערבויות טיפוליות חדשות נגד מַחֲלָה.
"זיהינו לאחרונה nAbs ספציפיים ל-NTD המכוונים לאפיטופים מחוץ לאתר העל האנטיגני באתר המפגינים נטרול חזק וספציפיות כרוכה רחבה כנגד VOCs מוקדם. בהתחשב בלחץ החיסוני הנמוך על אפיטופים מחוץ לאתר העל האנטיגני ב-NTD, שיערנו ש-nAb שאינו NTD יכול להיות יעיל נגד ה-VOCs העדכניים ביותר של Omicron כאשר הוא משולב ב-NTD-RBD bsAb.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים השתמשו ב-nAbs (במיוחד אלו המכוונים לאתר העל C1533 שאינו NTD) שמקורם בתורמים מחלימים של COVID-19 כדי לפתח משפחה של נוגדנים דו-ספציפיים חדשים (bsAbs) אותם בדקו לאחר מכן. בַּמַבחֵנָה ובדגמים עכברים נגד שורה של Omicron VOCs חדשניים, במיוחד XBB.1.5, BA.2.86 ו-EG.5.1. הם התחילו בבידוד אימונוגלובולין G (IgGs) כבד וקליל עבור כל נוגדן ושיבוטם לפלסמיד ביטוי AbVec2.1. לאחר מכן, IgGs אלה עברו שיבוט משנה והועברו בשיתוף לתאי Expi293F לביטוי מבנה Fab. כרומטוגרפיה של זיקה ואי-הכללה בגודל שימשו לבסוף כדי לבודד ולטהר IgGs ו-Fabs של עניין.
C1596, mAb ספציפי ל-NTD, מציג פוטנציאל קישור וניטרול רחב על פני SARS-CoV-2 Omicron VOCs. (א). שילוב של תחומי C1520 (PDB: 7UAQ, ירוק), C1717 (PDB: 7UAR, צהוב ליים), C1791 (כחול) ו-C1533 (אפור צפחה כהה) VH ו-VL על גבי SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 NTD (חיטה) לדמות מורכבת. (ב) מפת חום של ערכי ELISA EC50 של נוגדני IgG חד שבטיים ספציפיים ל-NTD הנקשרים לחלבון NTD רקומביננטי של SARS-CoV-2 VOCs (למעלה) ו-SARS דמויי CoVs (למטה). קופסאות בצל לבן מייצגות ערכי EC50 מעל 500 ng ml-1; תיבות עם X מציינות חלבונים שלא נבדקו. נקודות הנתונים מיוצגות על ידי הממוצע הגיאומטרי של לפחות שלושה ניסויים בלתי תלויים. (ג) גרף עם ערכי IC50 של נוגדני IgG ספציפיים ל-NTD נגד SARS-CoV-2 VOCs המצוינים. הנתונים המדווחים מיוצגים על ידי הממוצע של לפחות שלושה ניסויים משוכפלים והשגיאה הסטנדרטית של הממוצע. (ד) עקומות אסוציאציות של BLI לקישור ACE2 אנושי מסיס ל-SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 S 6P טרימר לאחר רוויה עם (משמאל) NTD IgGs ו-(ימין) RBD IgGs. S309 IgG, נוגדן ספציפי ל-RBD (43) שאינו מתחרה עם ACE2 לקישור (43), משמש כבקרה לקשירה מוצלחת של ACE2 בעקבות ריווי נוגדנים של הטרימר; C118 IgG, נוגדן ספציפי ל-RBD (23) שמתחרה עם ACE2 על קשירת RBD (42), משמש כבקרה לתחרות עם ACE2.
לאחר מכן פיתחו החוקרים תשעה bsAbs (CoV2-biRN1 עד CoV2-biRN9) באמצעות שורה של שיטות ספציפיות ל-bsAbs, כולל CrossMab, Xmab, דו-ספציפי דומיינים משתנה דומיין (DVD-Ig) ומשתנה מקטע שרשרת בודדת (scFv) פורמטים דו-ספציפיים. כל bsAbs שפותח שובט לאחר מכן לתוך וקטור ביטוי AbVec2.1 והועבר לתאי Expi293F לביטוי חלבון (ארבעה ימים ב-37 מעלות צלזיוס). מבחני אימונוסורבנטיים מקושרים לאנזימים (ELISA) שימשו להערכת ראשונית את יעילות הקישור בין Abs אלה לאנטיגנים ויראליים. נתונים קינטיים מחייבים בין Abs ואנטיגנים ויראליים נמדדו באמצעות אינטרפרומטריה ביולוגית (BLI).
ל בַּמַבחֵנָה הערכות, פלסמידים שהתקבלו לעיל הועברו לתאי HHEK293T במשך 72 שעות, ולאחר מכן נקצרו פסאודובירונים שנוצרו (צנטריפוגה), סוננו והודגרו במשך 20 שעות בערך (37˚C ו-5% CO2). ל in vivo הערכות נטרול עכברים, נעשה שימוש בעכברים מהונדסים K18-hACE2 (שתי קבוצות – טיפול ומניעתי). עכברים חוסנו ב-2 x 104 PFU של SARS-CoV2 XBB.1.5 באמצעות מתן תוך-אף. זרוע הטיפול חוסן עם bsAbs 4 שעות לאחר מתן XBB.1.5 בעוד שזרוע המניעתי טופלה 24 שעות לפני החיסון הנגיפי. שלושה ימים לאחר תחילת הניסוי, עכברים הוקרבו, והריאה השמאלית שלהם נכרתה לצורך חקירות ביוכימיות ומיקרוסקופיות.
מחקר ממצאים ומסקנות
המחקר הנוכחי מגלה שהנוגדן הספציפי ל-NC1596 מפגין תגובתיות צולבת יוצאת דופן לכל SARS-CoV-2 VOCs שנבדקו, מה שמרמז שהוא מזהה אפיטופ רבעוני הכולל את תחומי ה-NTD, RBD ו-SD1 בתוך פרוטומר ספייק יחיד. נמצא שהוא מציג קצב דיסוציאציה איטי יותר באופן משמעותי (קד) בהשוואה ל-NTD מונומרי, מה שמציע את המנגנונים המבטלים את חוסנו למוטציות ספייק ויראליות. כאשר שולבו בפורמט הדו-ספציפי (bsAbs), שישה מתוך שבעת ה-bsAbs שפותחו המשתמשים ב-C1596 הציגו יעילות נטרול VOC גבוהה יותר משמעותית מ-mAbs האב שלהם בשניהם. בַּמַבחֵנָה ו in vivo הערכות.
"יש לציין שבין המבנים הללו, CoV2-biRN5 ו-CoV2-biRN7 הראו יעילות ניטרול מתמשכת בכל ה-VOC שנבדקו. מבנים אלה תוכננו עם C1596 במיקום N-טרמינל ל-C952, בשונה מ-CoV2-biRN4 ו-CoV2-biRN6 (C952 בקצה N), שהציגו עוצמה נמוכה יותר. ביחד, ממצאים אלה מדגישים את החשיבות האסטרטגית של אוריינטציה של נוגדנים והסדר הרציף של אירועים מחייבים בתכנון טיפולים דו-ספציפיים יעילים נגד SARSCoV-2."
לסיכום, העבודה הנוכחית מדגישה את היתרונות של bsAbs בהתערבויות של זיהום ב-COVID-19 ומדגישה את CoV-biRN5 ו-CoV-biRN7 כשרטוטים פוטנציאליים לפיתוח דור חדש של נוגדנים מגוונים. המחברים ממליצים לבצע בדיקות פרה-קליניות על נוגדנים אלו ועל נוגדנים שפותחו באופן דומה, וסוללת את הדרך לתרגום הקליני בסופו של דבר.
���� התראת טרום הדפסה חדשה מהמעבדה שלנו בהובלת המדהימה @adonisrubio99 מתאר חקירה מבנית והנדסה של מבני נוגדנים דו-ספציפיים עמידים לכל גרסאות ה-SARS-CoV-2 של דאגה עד היום!!! ������❄️�� https://t.co/GPqWWpv3wT
– כריסטופר בארנס, Ph.D. (@cobarnes27) 7 במאי 2024
*הודעה חשובה: bioRxiv מפרסם דוחות מדעיים ראשוניים שאינם נבדקים על ידי עמיתים, ולכן אין לראות בהם מכריעים, מנחים פרקטיקה קלינית/התנהגות הקשורה לבריאות, או להתייחס אליהם כאל מידע מבוסס.
