Химерные белки доставляют в нейроны наноантитела к ботулотоксину

Бактериальные нейротоксины (ботулотоксины, BoNT) проникают в мотонейроны и блокируют высвобождение нейротрансмиттеров, что вызывает характерный паралич. В настоящее время при ботулизме рекомендуются интенсивная поддерживающая терапия и механическая вентиляция легких. Существует противоботулиническая сыворотка, которая связывает токсин в крови, однако она теряет свою эффективность, как только токсин проникает в нейроны. У ботулотоксинов очень долгий период полураспада в цитозоле, из-за чего токсический эффект сохраняется месяцами. Эффективным было бы средство, нейтрализующее токсин, уже попавший в нейроны.

Две исследовательских группы из США описали в Science Translational Medicine схожие по своему принципу средства, проникающие в клетки нейронов и связывающие токсин в цитозоле. Средства представляют собой химерные белки, в которых роль связывающего токсин домена выполняют однодоменные антитела, или наноантитела. Обе группы использовали наноантитела, полученные в альпаках в лаборатории доктора Чарльза Шумейкера (Университет Тафтса).

Первая команда из Детской больницы Бостона описала химерный белок, в котором в качестве инструмента доставки используется недавно описанный ими BoNT-подобный нейротоксин. В легкую цепь этого белка внесли мутации, уменьшающие его токсичность, и соединили ее с рецептор-связывающим доменом тяжелой цепи одного из трех серотипов ботулотоксинов (A, C или D), чтобы обеспечить специфичность к мотонейронам млекопитающих. В качестве полезной нагрузки выбрали наноантитела А8 и J10 к ботулотоксинам серотипов А и B соответственно. Проникновение связывающих антител в цитозоль нейронов было показано in vitro. В мышиных моделях введение белковой системы внутримышечно или внутрибрюшинно значительно облегчало последствия воздействия токсинов и в определенных дозировках приводило к полному восстановлению.

Вторая команда из Медицинского научно-исследовательского института химической защиты армии США и Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета выбрала в качестве инструмента доставки мутантную форму легкой цепи серотипа С1 ботулотоксина с пониженной токсичностью, в качестве полезной нагрузки также использовалось однодоменное антитело к легкой цепи ботулотоксина серотипа А1. Пост-симптоматическое применение давало эффект антидота у мышей, морских свинок и макак-резусов.

В целом описанный подход имеет потенциал в терапии ботулизма. Обе работы, однако, имеют ряд лимитирующих факторов, отмеченных авторами: например, во второй работе была выявлена остаточная токсичность платформы. Обе группы также отметили возможную иммуногенность подобных биопрепаратов, но подчеркнули, что крайне маловероятно, что одному пациенту понадобится терапия от ботулизма дважды. Кроме того, авторы второй статьи отмечают, что подобные платформы, доставляющие терапевтические средства в нейроны, имеют потенциал в лечении целого ряда заболеваний. Обе группы планируют охарактеризовать фармакокинетику препаратов in vitro.