Открытие и мультимеризация креста

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 13668 (2023) Цитировать эту статью

1247 доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Коронавирусы стали возбудителями трех эпидемий и пандемий за последние два десятилетия, включая продолжающуюся пандемию COVID-19. Терапия, нейтрализующая коронавирус, желательна не только для профилактики и лечения COVID-19, но и для обеспечения защиты групп населения высокого риска от будущих новых коронавирусов. Поскольку все коронавирусы используют шиповые белки на поверхности вируса для проникновения в клетки-хозяева, и эти шиповые белки имеют общую последовательность и структурную гомологию, мы решили открыть перекрестно-реактивные биологические агенты, нацеленные на шиповый белок, чтобы блокировать проникновение вируса. В ходе кампаний по иммунизации лам мы выявили однодоменные антитела (VHH), которые перекрестно реагируют на несколько новых коронавирусов (SARS-CoV, SARS-CoV-2 и MERS). Важно отметить, что ряд этих антител проявляют субнаномолярную эффективность в отношении всех SARS-подобных вирусов, включая новые варианты CoV-2. Мы идентифицировали девять различных эпитопов на белке-шипе, на который нацелены эти VHH. Кроме того, путем разработки VHH, нацеленных на отдельные консервативные эпитопы, в многовалентные форматы, мы значительно усилили их эффективность нейтрализации по сравнению с соответствующими коктейлями VHH. Мы считаем, что этот подход идеально подходит для борьбы как с возникающими вариантами SARS-CoV-2 во время текущей пандемии, так и с потенциальными будущими пандемиями, вызванными SARS-подобными коронавирусами.

Коронавирусы (CoV) — это большое семейство вирусов, которые заражают множество видов, включая людей, и состоят из четырех основных родов, известных как альфа, бета, гамма и дельта. Самый значительный вид CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), бета-коронавирус, появившийся в Китае в 2019 году, в настоящее время является причиной пандемии, которая привела к более чем 500 миллионам случаев заболевания и 15 миллионам дополнительных смертей в Китае. последние 3 года1. Другие штаммы CoV включают SARS-CoV и MERS, оба из которых привели к меньшим, но значительным вспышкам с высокой заболеваемостью и смертностью.

Коронавирусы представляют собой вирусы с одноцепочечной РНК (оцРНК) с большим размером генома и относительно высокой частотой мутаций. Было показано, что между различными видами CoV происходят события рекомбинации, что приводит к дальнейшей генетической изменчивости2. Одним из ключевых факторов, обуславливающих сохраняющееся большое бремя заболевания COVID-19, является наблюдаемая высокая скорость мутации вируса SARS-CoV-2, что приводит к появлению и быстрому распространению новых вирусных вариантов, способных уклоняться от естественных и вызванных вакцинами вирусов. иммунные реакции хозяина. На основе систематического геномного секвенирования клинических изолятов SARS-COV-2 было идентифицировано 12 групп линий, из них 5: Альфа (B.1.1.7), Бета (B.1.351), Гамма (P.1). ), Дельта (B.1.617.2) и недавно идентифицированный Омикрон (B.1.1.529) были определены Всемирной организацией здравоохранения как вызывающие беспокойство варианты (ЛОС). Вариант Омикрона, несущий более 30 мутаций в белке вирусного шипа, в настоящее время является основным вариантом, циркулирующим во всем мире. В многочисленных исследованиях сообщалось об устойчивости варианта Омикрон к нейтрализации антителами и сывороткой, нацеленной на штамм дикого типа (Ухань), что значительно влияет на защитную эффективность оригинальных лицензированных вакцин на основе штамма Ухань и терапевтических антител3,4,5,6. Бивалентные мРНК-вакцины, в том числе исходный штамм из Уханя и циркулирующий в настоящее время штамм Omicron BA.4/5, недавно стали доступны в качестве ревакцинаций, однако вполне возможно, что новые ЛОС возникнут и снова ускользнут от индуцированного этими бустерами иммунитета. Более того, угроза продолжающегося распространения зоонозных заболеваний требует разработки противовирусных агентов широкого действия, которые могли бы бороться с коронавирусами с пандемическим потенциалом в будущем7.

Хотя подавляющее большинство антител, нацеленных на шиповый белок SARS-CoV-2, представляли собой обычные иммуноглобулины, было также обнаружено несколько мощных вариабельных доменов тяжелой цепи (VHH) однодоменных антител верблюжьего происхождения (sdAbs), нацеленных на шип CoV-2. сообщили8,9,10. В литературе было идентифицировано несколько перекрестно-реактивных эпитопов на шипе, включая эпитопы класса 3 и класса 4 в рецептор-связывающем домене (RBD), представленные S309 и CR3022 соответственно11,12,13. Поскольку VHH меньше по сравнению с обычными антителами (~ 15 кДа против ~ 150 кДа), они могут связываться с более мелкими консервативными эпитопами, общими для разных коронавирусов, к которым обычные антитела не могут получить доступ. Более того, было показано, что VHH обладают благоприятными биофизическими свойствами, а их меньший размер также облегчает создание мультивалентных конструкций. В этой работе мы сообщаем об открытии множества VHH, которые связывают различные перекрестно-реактивные эпитопы на белке-шипе. Мы также демонстрируем, что эффективность нейтрализации мультимерных VHH значительно увеличивается по сравнению с моновалентными формами. Повышенная эффективность и потенциал защиты от ускользающих мутаций делают этот подход ценным для борьбы с новыми вариантами SARS-CoV-2, а также с SARS-подобными вирусами, которые могут появиться в будущем.