Ловушки для коронавируса

Команда ученых из США разработала инженерный белок ACE2, который связывается с S-белком SARS-CoV-2 эффективнее природного ACE2 и может использоваться для терапии COVID-19.

Природный ACE2 существует в виде димера. Некоторые кандидатные терапевтические препараты на основе ACE2 также содержат димеризованный белок. Однако в фазе 2 клинических испытаний димер ACE2 дикого типа не снижал смертность пациентов. Целью авторов новой работы было создание препаратов ACE2 нового поколения. Ранее с помощью глубокого мутагенеза они получили версию белка с тремя заменами: T27Y, L79T и N330Y. Белок назвали sACE2₂.v2.4. Аффинность этой формы ACE2 к S-белку коронавируса была в 35 раз выше, чем у ACE2 дикого типа, при этом он нейтрализовал вирус так же хорошо, как это делают высокоаффинные моноклональные антитела.

Повышенную аффинность sACE2₂.v2.4 ученые объяснили тем, что мутации стабилизируют взаимодействие белка с рецепторсвязывающим доменом S-белка коронавируса, при этом каждая мутация вносит индивидуальный вклад. Введенный в организм sACE22.v2.4 должен перехватывать SARS-CoV-2, предотвращая его связывание с ACE2 клеток. В работе, опубликованной в Nature Chemical Biology, команда тестировала sACE22.v2.4 на мышах.

Для экспериментов использовались трансгенные мыши линии K18-hACE2, экспрессирующие человеческий ACE2. На первом этапе ученые показали, что у этих мышей развивается ОРДС при заражении уханьским штаммом SARS-CoV-2 или вариантами, вызывающими опасения. Затем они изучили фармакокинетику sACE22.v2.4. Для увеличения стабильности sACE22.v2.4 в организме белок сшили с Fc-фрагментом иммуноглобулина. При интратрахеальном или ингаляционном введении гибридный белок sACE22.v2.4-IgG1 оставался в легких несколько часов, практически не всасываясь в кровь. При внутривенном введении кратковременно наблюдались высокие концентрации белка в плазме. Препарат не был токсичен для мышей. Авторы считают, что путь доставки инженерного рецептора можно будет подбирать индивидуально, в зависимости от характера протекания инфекции.

На следующем этапе ученые оценили профилактическую и терапевтическую эффективность sACE22.v2.4-IgG1 против ОРДС. Мышам вводили sACE22.v2.4-IgG1 однократно внутривенно, а затем заражали их уханьским штаммом SARS-CoV-2. Контрольные мыши не получали препарат перед заражением. Все мыши, получившие sACE22.v2.4-IgG1, выжили; анализ их легочной ткани не выявил признаков ОРДС. Все мыши из контрольной группы погибли от инфекции.

Для оценки терапевтической эффективности sACE22.v2.4-IgG1 мышей сначала заражали вирусом, а затем, через 12 часов или 24 часа, начинали лечение. Препарат вводили внутривенно в течение семи дней. Контрольные мыши получали фосфатно-солевой буфер. Через две недели выживаемость мышей в группах терапии составила 50–60%. Все мыши из контрольной группы погибли. По данным гистологического анализа в легких мышей, получивших sACE22.v2.4-IgG1, признаки поражения легких на седьмой день инфекции были выражены значительно слабее, чем у мышей из контрольной группы. Инженерный белок защищал легкие мышей как при заражении уханьским штаммом, так и при заражении более агрессивным штаммом гамма.

Авторы считают, что разработанный ими вариант ACE2 может использоваться как средство для терапии COVID-19, в том числе вызванного новыми, более вирулентными штаммами.

Идея использования ACE2 в качестве ловушек для коронавируса разрабатывается несколькими научными группами. Так, ранее мы писали о тримерном рекомбинантном ACE2, который успешно блокировал заражение клеток SARS-CoV-2 in vitro.