SARS-CoV-2 varyantlarının ortaya çıkması, COVID-19 pandemisini kontrol etme çabalarını nasıl etkileyebilir? Bu tür varyantların oluşturduğu tehdit, gelişen koronavirüs ile boğuşmak için aşılama ve terapötik seçeneklere dikkat çekiyor. yazmak Doğa, Madeni para ve diğerleri.1 Develer (develer ve lamaları içeren bir hayvan grubu) tarafından üretilenlere benzer antikorlar üretebilen, genetiğiyle oynanmış bir farenin gelişimini tanımlar. Bu antikorlar, VHH alanı olarak da bilinen nanobody adı verilen tek, küçük bir protein alanı kullanarak hedefleri tanır. Bu farelerin SARS-CoV-2 spike proteinine dayalı proteinler kullanılarak aşılanması, antiviral nanokorların oluşmasına neden oldu. Bu nano gövdeler, terapiler olarak geliştirilmekte olan birçok geleneksel antikordan etkilenmeyen COVID-19 varyantlarına karşı oldukça etkili formatlarda üretilebilir.
İnsanlar ve fareler tarafından üretilenler gibi geleneksel antikorlar, ayrı ağır ve hafif zincir proteinlerinin bileşenleri olan iki değişken alan (VH ve VL) aracılığıyla antijenleri (hastalığa neden olan ajanların protein parçaları) tanır (Şekil 1). . Buna karşılık, devegiller ve kıkırdaklı balıklar (köpekbalıkları gibi), tek, değişken VHH alanları veya nano gövdeler kullanarak antijenleri tanıyan yalnızca ağır zincirli antikorlar yapabilir. Nano cisimlerin bir avantajı, dokulara nüfuz etmelerini ve normalde geleneksel antikorlar tarafından erişilemeyen epitopları (bir antikorun bağlandığı bir antijen bölgesi) tanımalarını sağlayan küçük boyutlarıdır.
Nano cisimler genellikle son derece kararlı ve çözünürdür ve modüler yapıları, tek başlarına veya çeşitli formatlarda kolayca ifade edilebildikleri anlamına gelir: örneğin, savunma yanıtlarını artıran insan antikoru Fc alanına kaynaştırılır2. Bu özellikler, nano cisim bazlı terapötikleri, geleneksel monoklonal antikorlara (belirli bir amino asit dizisine ve antijen özgüllüğüne sahip ağır ve hafif zincirlere sahip antikorlar) umut verici bir alternatif haline getirir. Bununla birlikte, 2021 100. monoklonal antikor tedavisinin düzenleyici onayını görmesine rağmen3ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından klinik kullanım için yalnızca bir nanobody bazlı tedavi onaylanmıştır.4.
Şu anda, COVID-19 tedavileri olarak ileri düzeyde geliştirilmekte olan tek insan monoklonal antikorları (bkz. go.nature.com/3xt9ku2), nötralize edici antikorlar (viral girişi engelleyen) adı verilen bir türdür. Bunların çoğu, pandeminin ilk dalgası sırasında enfekte olan kişilerin antikor üreten hücrelerinden elde edildi. Bu tür antikorlar, başak proteininin reseptör bağlama alanını (RBD) hedefler; virüs, hücreleri enfekte etmesini sağlayan reseptöre bağlanmak için bu alanı kullanır.5. İnsan monoklonal antikorları, yüksek düzeyde spesifik oldukları, kolayca üretilebildikleri ve insan bağışıklık sistemi ile uyum içinde çalıştıkları ve insan bağışıklık sistemi tarafından iyi tolere edilebildikleri için klinik gelişim için şiddetle tercih edilir.6. Bununla birlikte, SARS-CoV-2 gibi gelişen insan solunum yolu virüslerine yanıt olarak alternatif, nano cisim tabanlı terapötikler geliştirme lehine güçlü argümanlar vardır.
Virüs bir yıldan uzun bir süre önce insanları enfekte etmeye başladığından beri, SARS-CoV-2’ye karşı oluşturulan toplu insan nötralize edici antikor yanıtı, spike protein RBD üzerinde güçlü bir seçim baskısı uyguladı. Aslında, pandeminin ikinci ve üçüncü dalgaları sırasında baskın hale gelen virüsün versiyonlarında sadece iki veya üç amino asit kalıntısı değişikliği, bu versiyonları birinci dalga sırasında üretilen antikorlar tarafından nötralizasyona karşı önemli ölçüde daha dirençli kılmak için yeterliydi. COVID-19 olan bireylerden alınan nekahat serumu olarak bilinen kan numuneleri üzerinde yapılan testlerle değerlendirildi.7.
Bu nedenle, pandeminin ilk dalgası sırasında üretilen antikor yanıtlarından elde edilen monoklonal antikor tedavilerinin hızla eskimiş olabileceği sonucu çıkar. Nano cisimleri nötralize ederek tanınan ve insan antikorları tarafından epitop tanımanın bir sonucu olarak seçim baskısı altında olmayan spike proteinin RBD epitopları, viral varyantlar ortaya çıktıkça hızla etkisiz hale gelmeyen COVID-19 antiviralleri sağlayabilir. Geniş ölçüde nötralize edici nanokorlar – başak proteininin evrimsel olarak korunan epitoplarını tanıyan nano bedenler – gelecekteki bir pandemiyi yönlendirme kapasitesine sahip diğer koronavirüslere karşı bile faydalı olabilir.
Nano cisimlerin küçük ve çözünür doğası, solunum yolundaki viral replikasyonun temel başlangıç bölgelerini hedeflemek için, üretilmesi ucuz ve inhalasyon yoluyla doğrudan uygulanmasının kolay olması gerektiği anlamına gelir. bir çalışma8 hamsterlarda, SARS-CoV-2’yi hedef alan nötralize edici nano cisimlerin intranazal aerosol iletimini değerlendiren araştırma, nano cisimlerin hayvanların solunum yollarında etkili bir şekilde biriktiğini ve bu tedavinin virüs seviyesini önemli ölçüde azalttığını bildirmektedir. Nanobody terapileri, akut enfeksiyonu olan kişilere kısa bir süre içinde yalnızca bir kez uygulandığı sürece, güçlü bağışıklık tepkileri nanobody’nin kendisine yönlendirilmemeli ve onu etkisiz hale getirmelidir. Bu tür bağışıklık tepkileri konusu, genellikle, uzun süreler boyunca tekrarlanan antikor uygulamasını gerektiren hastalıkları tedavi etmek için geliştirilen monoklonal-antikor terapileriyle ilgili bir endişe kaynağıdır.
Nano cisimlerin kliniğe taşınmasında bazı tereddütler olmasına rağmen, birçok çalışma, sivri proteine dayalı SARS-CoV-2 aşıları kullanılarak devegillerde güçlü bir şekilde nötralize edici nano cisimlerin ortaya çıkarılabileceğini bulmuştur.9–13. Xu ve meslektaşları şimdi, yalnızca ağır zincirli antikor üreten ‘nanom’ nesilleri boyunca ileriye dönük bir yol sunuyor. Yaklaşım, nano cisim keşfini daha önce mümkün olandan daha kolay, daha hızlı ve daha ucuz hale getirmesi gereken bir sistem sunuyor. Farelerin bakımı için laboratuvar olanakları ucuzdur ve her yerde bulunur, farenin bağışıklık sistemi iyi anlaşılmıştır ve hücre sınıflandırması için gerekli olanlar gibi yüksek kaliteli araçlar kolaylıkla temin edilebilir. Ayrıca, farelerde bağışıklamalar, daha büyük hayvan modelleri için mümkün olandan çok daha hızlı bir zaman ölçeğinde gerçekleşebilir – yeni ortaya çıkan bir salgına hızlı bir yanıt gerektiğinde önemli bir husustur.
Bu nanomiceleri üretmek için, Xu et al. Tüm fare ağır zincir değişkenini içeren geniş bir genomik DNA bölgesini değiştirdi (V) 30 ağır zincir içeren bir DNA bölgesi olan genler V alpaka, dromedary ve Bactrian develerinden elde edilen genler. Her gen, genin fare ağır zinciriyle olağan bağlantıyı (rekombinasyon adı verilen bir süreç aracılığıyla) oluşturmasını sağlayan bir DNA dizisine kaynaştırıldı. D ve J tamamlamak için genler VHH genler. V genler ayrıca promotör DNA dizilerine kaynaştırıldı, böylece VHH genler, fare antikoru üreten B hücrelerinde ifade edilebilir. Her gelişen B hücresi gerçekten de tek bir deveyi yeniden birleştirebilir. V, fare D ve fare J farklı ifade eden B-hücresi popülasyonları oluşturmak için gen VHH-sadece ağır zincirli antikorlar olarak gen dizileri. Yazarlar, bu hücrelerin, yanıt verdikleri antijen için antikorların gücünü ve özgüllüğünü artıran bir süreçten (afinite olgunlaşması olarak adlandırılan) geçerek bağışıklamaya normal şekilde yanıt verebildiğini gösterdiler.
Xu ve meslektaşları daha sonra üç nano fareyi ve bir lama’yı SARS-CoV-2 başak proteini ve RBD ile aşıladı. Her iki hayvan modelinde de nötralize edici nano cisimler belirlediler. Bu nano gövdeler, bir insan antikoru Fc alanına kaynaştırılmış üç tandem nano gövde kopyası olarak ifade edilecek şekilde biçimlendirilebilir (Şekil 1). Bu alan, geleneksel antikorların önemli bir özelliğidir: bir antikorun vücutta geçişini sağlar, antikorun ömrünü uzatır ve bağışıklık sisteminin diğer bileşenleriyle etkileşimi artırır. Tandem nano gövdeleri kullanan bu format, antikorlar tarafından antijen bağlanmasını artırmaya yardımcı olmalıdır. Yazarların kanıtları, bu tasarlanmış antikorların, test edilen tüm endişe verici SARS-CoV-2 varyantlarını (RBD mutasyonlarına sahip ve pandeminin ikinci ve üçüncü dalgalarıyla ilişkili virüsler) güçlü bir şekilde nötralize edebileceğini gösteriyor. Ayrıca, nanofarelerden elde edilen proteinler, RBD üzerinde, insan antikorları tarafından yaygın olarak tanınan bölgelerle örtüşmeyen evrimsel olarak korunmuş epitopları tanıdı.
COVID-19 salgını, klinikte nano cisimlerin parlaması için eşsiz bir fırsat sunuyor ve nanomouse platformu, daha yüksek kaliteli terapötik-nanobody seçeneklerinin masaya getirilmesine yardımcı olmak için hazırlanıyor ve başarı şansını daha da yükseltiyor. İnsan değişken alanlarını içeren antikorlara sahip farelerin (Regeneron’un VelocImmune faresi gibi) geliştirilmesinin FDA onaylı 100. monoklonal antikorun sağlanmasına yardımcı olması gibi, belki de nanomouse, nanobody bazlı terapötiklere aynı yönde bir itici güç verecektir.
Rekabet İlgi Alanları
Yazar, rekabet eden çıkarlar beyan etmemektedir.