Миметик антитела нейтрализует коронавирус через несколько часов после заражения
Ученые из Университета Хельсинки и коллабораторы разработали новый препарат в виде назального спрея для нейтрализации коронавирусной инфекции. В его состав входит небольшой белок — миметик антитела. Препарат защищал мышей при введении как за несколько часов до заражения, так и спустя несколько часов, хотя с течением времени эффективность падала. Готовый спрей сохранял эффективность в течение 15 месяцев при комнатной температуре.
Антитела, вырабатываемые после вакцинации или болезни, не могут нейтрализовать новые коронавирусные варианты, вызывающие опасения. Более того, вакцины не работают для многих людей с ослабленным иммунитетом. Нужны новые способы предотвращения передачи и распространения коронавирусной инфекции.
SARS-CoV-2 реплицируется в первую очередь в назальном эпителии, так что есть смысл в интраназальной доставке нейтрализующих агентов. Ранее на животных моделях уже были успешно испытаны моноклональные антитела, таргетирующие S-белок коронавируса. Чтобы предотвратить резистентность, такие антитела используют в виде коктейлей. Для удешевления и упрощения производства многие ученые перешли к небольшим фрагментам антител или нанотелам. В новой работе исследователи из Университета Хельсинки и коллабораторы использовали миметик антитела — шерпатело (SH3 Recombinant Protein Affinity). Это небольшой белок (менее 60 аминокислот), который включает в себя улучшенный SH3-домен человеческого белка нефроцистина https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/prot.20344.
Для того, чтобы подобрать миметик, который мог бы нейтрализовать SARS-CoV-2, авторы провели скрининг фаговой библиотеки с 1011 уникальными белками. В качестве наживки использовали рецепторсвязывающий домен S-белка. Один из клонов (Sb92) был выбран благодаря тому, что он мог также связывать рецепторсвязывающий домен SARS-CoV-1, то есть таргетировал консервативный эпитоп. Белок Sb92 наработали в бактериях. Для дальнейших экспериментов получили тример Sb92 — TriSb92.
Нейтрализующую способность TriSb92 проверили, инкубируя его с различными вирусными изолятами перед тем, как заразить культуру VeroE6-TMPRSS2-H10. На изначальном штамме Wuhan был получен IC50 0,24 nM. На других штаммах эти показатели были еще лучше: 0,11 nM (бета), 0,18 nM (дельта) и 0,08 nM (BA.1). Даже для BA.5 IC50 был равен 0,82 nM. В опытах со псевдовирусами были получены схожие результаты. Также хорошие результаты были получены на псевдовирусах, несущих S-белки вирусов, появившихся в середине-конце 2022 года, хотя в этом случае IC50 достигал 1–2 nM. Псевдовирус с S-белками SARS-CoV-1 также был нейтрализован с IC50 5,65 nM. Таким образом, TriSb92 — эффективный ингибитор коронавирусной инфекции, который таргетирует консервативный сайт рецепторсвязывающего домена. Мутации, обнаруживаемые у старых и новых вариантов, не препятствуют нейтрализации.
Чтобы изучить механизм нейтрализующей активности, авторы проверили, препятствует ли TriSb92 прикреплению псевдовируса к клетке. Для этого псевдовирусы обрабатывали TriSb92 в течение 30 минут. После чего их инкубировали с клетками HEK293, экспрессирующими ACE2. Оказалось, что TriSb92 не препятствует связыванию псевдовируса с клеткой. Дальнейшие опыты показали, что TriSb92 индуцирует конформационные изменения субъединицы S2.
Далее авторы оценили эффективность TriSb92 in vivo. Для этого мышей Balb/c заражали штаммом бета. TriSb92 вводили интраназально за час до заражения. Через два дня в легких мышей оценивали уровень вирусной РНК. В легких мышей, получивших профилактическую дозу препарата, вирусная РНК не обнаруживалась, в отличие от контрольных животных. Результат подтвердили и другими методами.
В следующем эксперименте дозу препарата снизили в десять раз. Также большую дозу вводили мышам за четыре и восемь часов до заражения. Малая доза была эффективной, но у двух животных все же обнаруживался вирусный антиген в эпителиальных клетках бронхов. Большая доза, полученная за четыре часа до заражения, также защитила животных — только у одной мыши из четырех была выявлена вирусная РНК. При получении препарата за восемь часов до заражения у одной мыши из четырех уровни вирусной РНК были значительными, хотя и сниженными.
Авторы проанализировали потенциал препарата для терапии, а не для профилактики. Для этого препарат вводили через 2–4 часа после заражения. Удивительно, но вирусная РНК в этом случае тоже почти не определялась (вирусная РНК была выявлена у одного животного из пяти). Перерыв в восемь часов также давал преимущество у трех животных из пяти. Не было выявлено патологических изменений в эпителии бронхов у животных, получивших лечение.
В опытах с адаптированным к мышам вирусом maVie16 было показано, что введение TriSb92 за час до заражения защитило животных. Они не теряли в весе, как контрольные мыши, и выглядели неотличимо от здоровых.
Наконец исследователи оценили, можно ли использовать TriSb92 в виде назального спрея для человека. Результаты обнадеживают. Так, даже очень высокие дозы препарата не были токсичными для человеческих клеток. TriSb92 не обладал кросс-реактивностью с назальным эпителием. Нейтрализующая активность не снижалась после хранения в течение 15 месяцев при температурах −80 °C, −20 °C, +4 °C или +20–25 °C.
По словам авторов, эту технологию также можно использовать для предотвращения других вирусных болезней, таких как грипп. Они планируют довести свою разработку до клинических испытаний.
Внутримышечная вакцинация после COVID-19 не восстанавливает иммунитет слизистой оболочки носа
Источник:
Anna R. Mäkelä, et al. Intranasal trimeric sherpabody inhibits SARS-CoV-2 including recent immunoevasive Omicron subvariants // Nature Communications 14, 1637 (2023), published March 24, 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-37290-6