Nowe przeciwciała monoklonalne mogą utorować drogę przyszłym terapiom i szczepionkom na COVID-19

Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych wykazali, że celowanie w domenę N-końcową (NTD) białka wirusa koronawirusa zespołu ostrej ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2) może osiągnąć szeroką neutralizację rozważanych wariantów.

SARS-CoV-2 jest czynnikiem odpowiedzialnym za trwającą pandemię koronawirusa 2019 (COVID-19), a białko kolce jest główną strukturą, którą wirus wykorzystuje do wiązania i infekowania komórek gospodarza. To podwyższenie jest głównym celem przeciwciał neutralizujących po zakażeniu SARS-CoV-2, a zatem jest przedmiotem większości podejść do projektowania szczepionek.

Zespół z Icahn School of Medicine w Mount Sinai w Nowym Jorku i Washington University School of Medicine w Missouri twierdzi, że odkrycia mogą pomóc w projektowaniu szczepionek nowej generacji, które będą chronić zarówno przed obecnym, jak i nowo pojawiającym się SARS-CoV- 2. niepokojące zmienne.

Wydruk artykułu badawczego jest dostępny pod adresem bioRxiv* Serwer, podczas gdy artykuł podlega wzajemnej recenzji.

Naukowcy starają się lepiej zrozumieć reakcje immunologiczne wywołane przez szczepionkę

Ponieważ bezpieczne i skuteczne szczepionki przeciw COVID-19 są opracowywane i wdrażane w rekordowym czasie, naukowcy pilnie starają się lepiej zrozumieć reakcje immunologiczne indukowane przez szczepionkę, szeroko ukierunkowane epitopy neutralizujące oraz skuteczność tych epitopów wobec nowo pojawiających się i prawdopodobnie najbardziej zakaźnych warianty wirusowe.

Zrozumienie immunologicznego wpływu białka wypustkowego na poziomie strukturalnym pomogłoby określić wymagania dotyczące szerszych odpowiedzi przeciwciał SARS-CoV-2 i wpłynęłoby na rozwój szczepionek nowej generacji.

Wirusowa glikoproteina szkieletowa pośredniczy w procesie infekcji, gdy domena wiążąca receptor (RBD) wiąże się z receptorem enzymu konwertującego angiotensynę 2 komórki gospodarza (ACE2).

Odpowiedzi przeciwciał na białko wypustek w surowicy, kompartmencie limfocytów B pamięci i powierzchniach błony śluzowej zostały już opisane pod względem kinetyki, specyficzności wiązania i skuteczności neutralizacji.

„Miano przeciwciała anty-SARS-CoV-2 po naturalnej infekcji jest zmienne, może z czasem nieco spadać i wykazywać suboptymalną aktywność neutralizującą wobec nowoczesnych wariantów wirusa, mimo że jest ochronny” – piszą Goran Bajic i współpracownicy.

Co zrobili badacze?

Przeciwciała pochodzące z komórek B pamięci są skierowane zarówno na unikalne, jak i nakładające się epitopy, które przyczyniają się do wielowektorowego epitopu białka wypustek i utrzymują wiązanie z wariantami wirusa.

Bajic i współpracownicy zbadali wczesne zdarzenia związane z aktywacją komórek B po szczepieniu COVID-19 w celu utworzenia strukturalnie nowych epitopów przeciwciał.

Zespół wcześniej wyizolował i scharakteryzował przeciwciała pochodzące z osocza od biorców szczepionki Pfizer-BioNTech BNT162b231.

Autorzy zauważają, że ogólne odpowiedzi przeciwciał neutralizujących były skierowane nie tylko na podwyższone RBD, ale także na NTD, co wskazuje na współdominację tych dwóch domen.

„Biorąc pod uwagę pojawienie się NTD jako ważnego składnika odpowiedzi indukowanych szczepionką, chcieliśmy poszerzyć naszą wiedzę na temat neutralizujących epitopów w tym regionie skoku SARS-CoV-2, dla którego obecnie dostępne są tylko ograniczone informacje strukturalne”, Bajic i koledzy powiedzieli.

Dlatego naukowcy skupili się na szczepionce, która wywołała silną odpowiedź przeciwciał neutralizujących na podwyższone NTD.

Analiza odpowiedzi na plazmablast tego uczestnika doprowadziła do identyfikacji przeciwciała monoklonalnego (mAb) o nazwie PVI.V6-14, które zawiera zarówno łańcuchy ciężkie, jak i lekkie bez hipermutacji somatycznej.

mAb PVI.V6-14 rozpoznaje nowy epitop na skoku SARS-CoV-2 NTD. Rekonstrukcja Cryo-EM ścinania kolców SARS-CoV-2 (szary, glikan w kolorze zielonym) z Fab PVI.V6-14 (fioletowy łańcuch ciężki, różowy łańcuch lekki) związanym z NTD, z dwoma okrągłymi szerokościami 45°. Dwa związane fab, dwa RBD w konformacji „w dół”. (c) Skoncentruj się na zoptymalizowanej mapie PVI.V6-14 połączonego z NTD o nominalnej rozdzielczości 3,2 z HCDR3 wstawionym do hydrofobowej kieszeni NTD. (d) Model atomowy osadzony w mapie krio-EM kompleksu PVI.V6-14:NTD. (ef) Szczegóły interakcji międzycząsteczkowych między PVI.V6-14 i NTD są zdominowane przez pętlę HCDR3. Reszty aminokwasowe reagujące NTD są pokazane w kolorze złotym z podkreślonymi numerami reszt.

Co znalazło obecne badanie?

Teraz, za pomocą mikroskopii elektronowej pojedynczych cząstek, naukowcy określili strukturę tego kompleksu mAb o wysokiej rozdzielczości z białkiem wypustkowym SARS-CoV-2.

To ujawniło, że PVI.V6-14 celuje w uprzednio niezmapowany neutralny epitop po stronie NTD.

Zespół odkrył, że PVI.V6-14 stabilizuje NTD poprzez wstawienie pętli regionu 3 ograniczającego komplementację (HCDR3) do hydrofobowej kieszeni, która, jak wcześniej wykazano, wiąże się z metabolitem hemu, biliwerdyną.

„Odkryliśmy, że mAb PVI.V6-14 należy do dotychczas nieopisanej klasy przeciwciał, które wiążą się w obrębie hydrofobowego światła, które wcześniej zidentyfikowano jako wiążące biliwerdynę” – mówią naukowcy.

Dane funkcjonalnego wiązania i neutralizacji wykazały, że PVI.V6-14 konkuruje bezpośrednio z biliwerdyną. Ponadto, ze względu na konserwatywną naturę epitopu, mAb utrzymuje związek z interesującymi wariantami SARS-CoV-2 B.1.1.7 (alfa) i B.1.351 (beta).

Odkrycia mogą utorować drogę do skojarzonych terapii przeciwciałami i szczepionek nowej generacji

Zespół twierdzi, że badanie wspiera rozwój kombinacji przeciwciał skierowanych zarówno do RBD, jak i NTD.

„Nasze badanie pokazuje wykonalność ukierunkowania NTD w celu osiągnięcia szeroko zakrojonej neutralizacji przeciwko wariantom SARS-CoV-2” – piszą Bajic i współpracownicy.

Doszli do wniosku, że „ukierunkowanie na NTD stanowi alternatywę dla projektowania immunologicznego szczepionek opartych na RBD i toruje drogę dla następnej generacji szczepionek, które oprócz RBD są ukierunkowane na NTD i prawdopodobnie na terapie przeciwciałami, które łączą neutralizujące mAb ukierunkowane zarówno na RBD, jak i NTD. ” .

*Ważna uwaga

bioRxiv Publikuje wstępne raporty naukowe, które nie były recenzowane, a zatem nie powinny być traktowane jako rozstrzygające, ukierunkowywać praktykę kliniczną/zachowania związane ze zdrowiem ani być traktowane jako ustalone informacje. .