במחקר שפורסם לאחרונה ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים, חוקרים חקרו את החסרונות בתגובות אימונוגלובולין A ברירית (IgA) המושרה על ידי חיסונים קיימים נגד וריאנט Omicron של מחלת נשימתית חריפה נגיף קורונה 2 (SARS-CoV-2). כדי להתמודד עם זה, הם הנדסו נוגדני IgA מארבעה נוגדנים חד שבטיים של אימונוגלובולין G (IgG) (mAbs) המסוגלים לנטרל את וריאנט Omicron. הם מצאו כי נוגדני ה-IgA שמקורם בשיפור הניטרול של עד פי 75 והעניקו הגנה מפני Omicron BA.5 בדגמי עכברים.
מחקר: המרה של IgG חד שבטי ל-Dimeric and secretory IgA משחזר את יכולת הנטרול ומונע זיהום של שושלות Omicron. קרדיט תמונה: Christoph Burgstedt / Shutterstock
רקע כללי
האבולוציה המתמשכת של SARS-CoV-2 הובילה להופעתם של וריאנטים של דאגה (VOCs). גרסת Omicron עוררה חששות במיוחד בשל מוטציות החלבון הרבות שלה, במיוחד בהתחשב בהדבקות חוזרות נפוצות וזיהומים פורצי דרך (BTIs). מכיוון ש-Omicron מאופיין במספר שושלות ותת-גרסאות, הוא מציב אתגרים לטיפולי נוגדנים קיימים, מה שמדגיש את הצורך בטיפולי נוגדנים חדשים ומשופרים. בהתחשב בשינוי בטרופיזם של Omicron לכיוון דרכי הנשימה העליונות, מינוף חסינות הרירית הופך להיות חיוני להתערבויות טיפוליות או מניעתיות. לכן, החוקרים במחקר הנוכחי הנדסו מונומריים רקומביננטיים (mIgA), דימריים (dIgA) ואימונוגלובולין A (sIgA, סוג ה-Ig השולט בהגנות הריריות) מנטרול נוגדני IgG. מטרת המחקר הייתה לחקור את הפוטנציאל של אספקת dIgA ו- sIgA באמצעות תרסיס לאף כדי לשפר את חסינות הרירית ולנטרל זיהומי SARS-CoV-2 ביעילות.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, החוקרים העריכו את רמות נוגדני הרוק המכוונות לתחומים קושרים לרצפטורים (RBDs) הן של G614 (סוג פראי) והן של כל שושלת Omicron. הערכה זו כללה אנשים מחוסנים (n=2) שקיבלו מינונים שונים של חיסונים מומתים, חיסונים הטרוגים (שילוב חיסונים מומתים עם חיסוני mRNA (קיצור של חומצה ריבונוקלאית שליח), או כאלה עם BTI מאומתים המאופיינים בתסמינים קלים (n=13 ).
יתרה מכך, הם שאפו לפתח טיפול IgA mAb יעיל שניתן למתן ישירות על פני הרירית. ארבעה מנטרלים של IgG mAbs (01A05, rmAb23, DXP-604 ו-XG014) המכוונים ל-RBD זוהו להמרה לצורות mIgA1, dIgA1 ו-sIgA1. העדפות הקישור המובהקות שלהם ויכולות הנטרול ההצלבה אופיינו באמצעות מודלים של מבנה חישובי ומבחנים ביוכימיים. הריכוזים היעילים (EC50) וריכוזים מעכבים (IC50) של נוגדני IgA1 נמדדו והשוו. עכברים טרנסגניים (n=3) המבטאים אנזים 2 (ACE2) ממיר אנגיוטנסין שימשו כדי להמחיש את ההפצה הביולוגית ולבדוק את ההגנה המניעתית והטיפולית שמציעים נוגדני IgA1 נגד Omicron BA.5. בנוסף, נעשה שימוש במבחני פסאודו-וירוס להערכת פעילות הנטרול של DXP-604 IgG ו-IgA1 כנגד תת-וריאנטים של Omicron במחזור.
אפיון נוגדנים מנטרלים 01A05, rmAb23, DXP-604 ו-XG014. (א) קישור סיליקו של נוגדני ACE2 ו-IgG ל-RBD. מוטיב הקישור לקולטן ACE2 מצוין (כחול). (B ו-C) קישור ל-RBD (B) וניטרול (C) של G614 ו-VOCs על ידי נוגדני IgG. ה-EC50 ו-IC50 והבדלים בשינוי קיפול בין צורות נוגדני IgG ו-IgA מסומנים. (ד) מבני גביש מצופים של LY-CoV016 Fab (PDB ID: 7C01) ו-DXP-604 Fab 473 (PDB ID: 7CH4) במתחם עם SARS-CoV-2 RBD (תמונה משמאל) וטביעות הרגל של LY-CoV016, DXP-604, ו-ACE2 (מזהה PDB: 6M0J) על SARS-CoV-2 RBD. אטומים של RBD בתוך 5.0 Å מהנוגדנים או ACE2 הם בצבע צהוב (LY-CoV016 H), אדום (LY-CoV016 L), ציאן (DXP-604 H), כתום (DXP-604 L), או כחול (ACE2) ) (תמונה ימין). (ה) קשרי מימן נוצרו בין S30/S67 בשרשרת הקלה של DXP-604 ו-RBD Q498, שהוא אתר קשירת ACE2 מפתח, ובין קבוצות השרשרת העיקריות של G28 ו-RBD G502.
תוצאות ודיון
התוצאות חשפו רמות נמוכות יותר של IgA ו-IgG ברוק כנגד וריאנטים של Omicron באנשים מחוסנים, בעוד שהמשתתפים ב-BTI הציגו תגובה חיסונית מתמשכת ותגובתית רחבה עם עלייה משמעותית בנוגדני הרוק. רמות IgA נגד RBD ברוק נמצאו בקורלציה חזקה עם Ig מפריש ספציפי ל-RBD, והדגישו את הייצור המקומי שלהם, בעוד שרמות IgG ברוק הראו מתאם עם נוגדני IgG בפלזמה, דבר המצביע על דיפוזיה פסיבית. המחקר מדגיש את החשיבות של מדידת חסינות הרירית כדי להבין באופן מקיף את התגובות החיסוניות לגרסאות SARS-CoV-2.
בין ארבעת נוגדני ה-IgG, נמצא כי DXP-604 סובל תחליפים של RBD טוב יותר והראה פעילות נטרול רחבה. נמצא כי המרה של IgG הורית ל-dIgA1 ו-sIgA1 מגבירה משמעותית את עוצמת הקישור והנטרול (פי 25-75) של הנוגדנים כנגד VOCs שונים. עוצמת הנטרול המוגברת של dIgA1 ו-sIgA1 מיוחסת בחלקה להגברת התלהבות באמצעות קישור בין-S-trimer על פני השטח הנגיפי, עם מעורבות פוטנציאלית של מנגנונים אחרים כמו צבירה בין-וויריון.
במודלים של עכברים, נמצא כי DXP-604 dIgA1 שניתנה תוך-נאזית מתמקדת בעיקר בדרכי הנשימה ונמשכת בריאות למשך 48 שעות לפחות. מתן תוך-אף של DXP-604 dIgA1 הראה ירידה משמעותית בעומס הנגיפי הממוצע, מה שמעיד על הפוטנציאל הטיפולי והמניעתי החזק של הנוגדן. נצפו dIgA1 ו-sIgA1 כמגבירים באופן משמעותי את הנטרול של נגיפים תת-שוריים של BA.1, BA.2 ו-BA.4/5 Omicron בפי 35.4 עד פי 110 בהשוואה ל-IgG מונומרי.
למרות שהמחקר מוגבל על ידי גודל המדגם הקטן שלו, הגישה להנדסה ולתת IgA1 תוך-נאזלית מראה הבטחה בשיפור הטיפול המונע לאחר חשיפה במסגרות בסיכון גבוה, שבהן חלון ההתערבות קטן יחסית. יש לערוך מחקר נוסף בבני אדם כדי לאשר את הממצאים הללו.
סיכום
לסיכום, הנדסה ואספקה של צורות דימריות או הפרשות של נוגדני IgA חד שבטיים באמצעות תרסיס לאף יוצרים יחד אסטרטגיה חזקה לשיקום והגברת יכולת הנטרול, תוך מתן הגנה מונעת וטיפולית נגד וריאנט Omicron. הממצאים מצביעים על כך שבעתיד, קוקטייל של נוגדנים dIgA1 ו-sIgA1, כולל DXP-604, יוכל לעזור לנטרל את רוב תת-הווריאציות וה-VOC של Omicron.
