Onderzoekers van het Karolinska Institutet in Zweden hebben een nieuwe strategie ontwikkeld voor het identificeren van krachtige miniatuurantilichamen, zogenaamde nanobodies, tegen opkomende SARS-CoV-2-varianten. De aanpak leidde tot de ontdekking van meerdere nanobodies die in celculturen en muizen infectie met verschillende SARS-CoV-2-varianten effectief blokkeerden. De bevindingen, die worden beschreven in de tijdschriften Nature Communications en Wetenschappelijke vooruitgang , zou de weg kunnen effenen voor nieuwe behandelingen tegen COVID-19.

"Met behulp van geavanceerde laboratoriumtechnieken konden we een panel van nanobodies identificeren die verschillende varianten van SARS-CoV-2 zeer effectief neutraliseerden", zegt Gerald McInerney, professor aan de afdeling Microbiologie, Tumor en Celbiologie (MTC) , Karolinska Institutet, en mede-senior auteur van beide onderzoeken.

Ondanks de uitrol van vaccins en antivirale middelen, blijft de behoefte aan effectieve therapieën tegen ernstige COVID-19-infectie groot. Nanobodies – dit zijn fragmenten van antilichamen die van nature voorkomen in kameelachtigen en kunnen worden aangepast voor mensen – zijn veelbelovende therapeutische kandidaten omdat ze verschillende voordelen bieden ten opzichte van conventionele antilichamen. Ze hebben bijvoorbeeld gunstige biochemische eigenschappen en zijn gemakkelijk kosteneffectief op schaal te produceren.

In de nu gepubliceerde onderzoeken identificeren de laboratoria van Gerald McInerney en Ben Murrell, ook bij MTC, verschillende krachtige nanobodies die zijn afgeleid van een alpaca die is geïmmuniseerd met SARS-CoV-2-antigenen.

Het eerste rapport in Nature Communications beschrijft een enkele nanobody, Fu2 (genoemd naar de alpaca Funny), die de virale lading van SARS-CoV-2 in celculturen en muizen aanzienlijk verminderde. Met behulp van elektronencryomicroscopie ontdekten de onderzoekers dat Fu2 van nature bindt aan twee afzonderlijke plaatsen op de virale piek, waardoor het vermogen van het virus om de gastheercel binnen te dringen wordt geremd. Dit deel van de studie werd uitgevoerd in samenwerking met Hrishikesh Das en Martin Hällberg van de afdeling Cel- en Moleculaire Biologie van het Karolinska Institutet.

De onderzoekers doken vervolgens dieper in het nanobody-repertoire van de alpaca door een reeks geavanceerde laboratoriumtechnieken en computationele methoden te combineren, wat resulteerde in een bibliotheek van in detail beschreven nanobodies.

De resultaten, gepresenteerd in Science Advances , onthulden aanvullende nanobodies die in celculturen en muizen zowel de grondlegger als de bètavariant van SARS-CoV-2 effectief kruisneutraliseerden en zelfs het verder verwante SARS-CoV-1 neutraliseerden.

"Deze nanobodies vertegenwoordigen veelbelovende therapeutische kandidaten tegen verschillende SARS-CoV-2-varianten", zegt eerste auteur Leo Hanke, een postdoctoraal onderzoeker die de nanobody-technologie in de McInerney-groep heeft ontwikkeld.

De onderzoekers passen momenteel dezelfde technieken toe om te bepalen welke nanobodies uit deze set het best in staat zijn omicron, de nu dominerende SARS-CoV-2-variant, te neutraliseren.

"Als deze bibliotheken eenmaal zijn opgezet, kunnen ze worden uitgebreid en gedolven voor nanobodies die nieuwe opkomende varianten neutraliseren", zegt assistent-professor Ben Murrell, ook mede-senior auteur van beide onderzoeken. + Verder verkennen

Onderzoekers identificeren nanobody die COVID-19-infectie kan voorkomen