science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Nanobodies remmen SARS-CoV-2-infectie, inclusief opkomende varianten

Transmissie-elektronenmicrofoto van SARS-CoV-2-virusdeeltjes geïsoleerd uit een patiënt. Krediet:NIAID

Australische onderzoekers hebben neutraliserende nanobodies geïdentificeerd die voorkomen dat het SARS-CoV-2-virus cellen binnendringt in preklinische modellen.

De ontdekking maakt de weg vrij voor verder onderzoek naar op nanobody gebaseerde behandelingen voor COVID-19.

Gepubliceerd in PNAS , het onderzoek maakt deel uit van een door een consortium geleide inspanning, het samenbrengen van de expertise van Australische academische leiders op het gebied van infectieziekten en antilichaamtherapie bij WEHI, het Doherty Instituut en het Kirby Instituut.

Alpaca 'nanobodies' gebruiken om COVID-19-infectie te blokkeren

Antilichamen zijn belangrijke infectiebestrijdende eiwitten in ons immuunsysteem. Een belangrijk aspect van antilichamen is dat ze stevig en specifiek aan een ander eiwit binden.

Op antilichamen gebaseerde therapieën, of biologische, gebruik deze eigenschap van antilichamen, waardoor ze kunnen binden aan een eiwit dat betrokken is bij ziekte.

Nanobodies zijn unieke antilichamen - kleine immuuneiwitten - die op natuurlijke wijze door alpaca's worden geproduceerd als reactie op infectie.

Als onderdeel van het onderzoek, een groep alpaca's in regionaal Victoria werd geïmmuniseerd met een synthetisch, niet-infectieus deel van het SARS-CoV-2 'spike'-eiwit om hen in staat te stellen nanobodies te genereren tegen het SARS-CoV-2-virus.

Universitair hoofddocent Wai-Hong Tham, die het onderzoek leidde, zei dat de oprichting van een nanobody-platform bij WEHI een flexibele reactie mogelijk maakte voor de ontwikkeling van op antilichamen gebaseerde therapieën tegen COVID-19.

"Het synthetische spike-eiwit is niet besmettelijk en veroorzaakt geen ziekte bij de alpaca's, maar het stelt de alpaca's in staat nanobodies te ontwikkelen. " ze zei.

"We kunnen dan de gensequenties extraheren die coderen voor de nanobodies en dit gebruiken om miljoenen soorten nanobodies in het laboratorium te produceren, en selecteer vervolgens degene die het beste aan het spike-eiwit binden."

Universitair hoofddocent Tham zei dat de toonaangevende nanobodies die het binnendringen van virussen blokkeren, vervolgens werden gecombineerd tot een 'nanobodycocktail'.

"Door de twee toonaangevende nanobodies te combineren in deze nanobodycocktail, we konden de effectiviteit ervan testen om te voorkomen dat SARS-CoV-2 cellen binnendringt en de virale lading te verminderen in preklinische modellen, " ze zei.

Nanobody-binding in kaart brengen

ANSTO's Australische Synchrotron en het Monash Ramaciotti Center for Cryo-Electron Microscopy waren cruciale bronnen in het project, waardoor het onderzoeksteam in kaart kon brengen hoe de nanobodies aan het spike-eiwit bonden en hoe dit het vermogen van het virus om zich aan zijn menselijke receptor te binden, beïnvloedde.

Hariprasad Venugopal, Senior microscopist van het Monash Ramaciotti Center for Cryo-Electron Microscopy, zei dat de studie het belang benadrukte van open toegang tot hoogwaardige Cryo-EM-faciliteiten.

"We waren in staat om de neutraliserende interactie van de nanobodies met het spike-eiwit direct in beeld te brengen en in kaart te brengen met behulp van Cryo-EM met een bijna atomaire resolutie, ' zei meneer Venugopal.

"Cryo-EM is een belangrijk hulpmiddel voor het ontdekken van geneesmiddelen geweest in de wereldwijde reactie op de COVID-19-pandemie."

Door de nanobodies in kaart te brengen, het onderzoeksteam was in staat om een ​​nanobody te identificeren die het SARS-CoV-2-virus herkende, inclusief opkomende wereldwijde varianten van zorg. Het nanobody was ook effectief tegen het oorspronkelijke SARS-virus (SARS-CoV), wat aangeeft dat het kruisbescherming kan bieden tegen deze twee wereldwijd significante menselijke coronavirussen.

"In de nasleep van COVID-19, er is veel discussie over de voorbereiding op een pandemie. Nanobodies die zich kunnen binden aan andere menselijke bèta-coronavirussen, waaronder SARS-CoV-2, SARS-CoV en MERS – zouden ook effectief kunnen zijn tegen toekomstige coronavirussen, ', zegt universitair hoofddocent Tham.