Onderzoekers van het Karolinska Institutet in Zweden hebben een klein neutraliserend antilichaam geïdentificeerd, een zogenaamd nanobody, die het vermogen heeft om te voorkomen dat SARS-CoV-2 menselijke cellen binnendringt. De onderzoekers geloven dat dit nanobody het potentieel heeft om te worden ontwikkeld als een antivirale behandeling tegen COVID-19. De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Natuurcommunicatie .

"We hopen dat onze bevindingen kunnen bijdragen aan de verbetering van de COVID-19-pandemie door verder onderzoek van dit nanobody als een therapeutische kandidaat tegen deze virale infectie aan te moedigen, " zegt Gerald McInerney, corresponderend auteur en universitair hoofddocent virologie bij de afdeling Microbiologie, Tumor en celbiologie aan het Karolinska Institutet.

De zoektocht naar effectieve nanobodies – dit zijn fragmenten van antilichamen die van nature voorkomen in kameelachtigen en kunnen worden aangepast voor mensen – begon in februari toen een alpaca werd geïnjecteerd met het nieuwe spike-eiwit van het coronavirus, die wordt gebruikt om onze cellen binnen te komen. Na 60 dagen, bloedmonsters van de alpaca vertoonden een sterke immuunrespons tegen het spike-eiwit.

Volgende, de onderzoekers gekloond, verrijkte en geanalyseerde nanobody-sequenties van de B-cellen van de alpaca, een type witte bloedcel, om te bepalen welke nanobodies het meest geschikt waren voor verdere evaluatie. Ze identificeerden er een, Ty1 (vernoemd naar de alpaca Tyson), dat het virus efficiënt neutraliseert door zich te hechten aan het deel van het spike-eiwit dat bindt aan de receptor ACE2, die door SARS-CoV-2 wordt gebruikt om cellen te infecteren. Dit voorkomt dat het virus de cellen binnendringt en voorkomt zo infectie.

"Met behulp van cryo-elektronenmicroscopie, we konden zien hoe het nanobody bindt aan de virale piek op een epitoop die overlapt met de cellulaire receptor ACE2-bindingsplaats, het verschaffen van een structureel begrip voor de krachtige neutralisatieactiviteit, " zegt Leo Hanke, postdoc in de McInerney-groep en eerste auteur van de studie.

Nanobodies bieden verschillende voordelen ten opzichte van conventionele antilichamen als kandidaten voor specifieke therapieën. Ze beslaan minder dan een tiende van de grootte van conventionele antilichamen en zijn doorgaans gemakkelijker kosteneffectief op schaal te produceren. Kritisch, ze kunnen worden aangepast voor mensen met de huidige protocollen en hebben een bewezen staat van dienst bij het remmen van virale luchtweginfecties.

"Onze resultaten laten zien dat Ty1 krachtig kan binden aan het SARS-CoV-2 spike-eiwit en het virus kan neutraliseren, zonder detecteerbare off-target activiteit, " zegt Ben Murrell, universitair docent bij de afdeling Microbiologie, Tumor and Cell Biology en co-senior auteur van de publicatie. "We beginnen nu aan preklinische dierstudies om de neutraliserende activiteit en het therapeutische potentieel van Ty1 in vivo te onderzoeken."

Dit project is het eerste dat voortkomt uit het CoroNAb-consortium, die wordt gecoördineerd door Karolinska Institutet, en gefinancierd door het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie. Aanvullende financiering voor dit project werd verkregen van de Swedish Research Council, en KI Development Office.

De sequentie van Ty1 is beschikbaar in het wetenschappelijke artikel en zal ook worden geplaatst op de NCBI GenBank-sequentiedatabank onder de toegangscode MT784731.