Naukowcy z Icahn School of Medicine zaprezentowali platformę AMETA Nanobody Platform, która skutecznie zwalcza SARS-CoV-2 i inne szybko mutujące wirusy.
To nowe podejście do przeciwciał wykorzystuje zmodyfikowane nanociał ukierunkowane na wiele stabilnych wirus regionach, zwiększając siłę wiązania i odporność na mutacje. Platforma oferuje potencjał w zakresie szerszego leczenia chorób zakaźnych, w tym HIV i grypy, z obiecującymi wynikami przedklinicznymi.
Platforma nanociała AMETA
Naukowcy z Icahn School of Medicine w Mount Sinai, współpracując z ekspertami w tej dziedzinie, opracowali przełomową platformę przeciwciał zaprojektowaną, aby sprostać głównemu wyzwaniu w leczeniu szybko rozwijających się wirusów, takich jak SARS-CoV-2: ich zdolności do mutowania i oporności na obecne szczepionki i zabiegi.
Ich badania, w tym badania przedkliniczne na myszach, wprowadzają platformę nanociał o zwiększonej awidności i adaptacyjnym celowaniu wieloepitopowym (AMETA). To innowacyjne podejście jest ukierunkowane na wirusy takie jak SARS-CoV-2, za które odpowiedzialny jest wirus COVID 19mutować, aby uniknąć istniejących terapii. Wyniki ich badania opublikowano dzisiaj (23 października) w czasopiśmie Komórka.
Wyzwanie szybkiej ewolucji wirusowej
Od początku pandemii COVID-19 SARS-CoV-2 szybko mutował, przez co wiele szczepionek i metod leczenia jest mniej skutecznych. Aby temu zaradzić, doktor Yi Shi i jego zespół w Icahn Mount Sinai stworzyli AMETA, wszechstronną platformę, która wykorzystuje zmodyfikowane nanociał do jednoczesnego atakowania wielu stabilnych regionów wirusa, które są mniej podatne na mutację. Zdaniem naukowców ta strategia obejmująca wiele celów, w połączeniu ze znacznym zwiększeniem siły wiązania, zapewnia trwalszą i odporniejszą obronę przed ewoluującymi wirusami.
„Ucieczka mutacyjna w przypadku SARS-CoV-2 stanowi ciągłe wyzwanie, a obecne szczepionki i terapie z trudem dotrzymują kroku szybkiej ewolucji wirusa” – mówi dr Shi, główny autor korespondent i profesor nadzwyczajny nauk farmakologicznych w Icahn Mount Sinai. „Większość przeciwciał terapeutycznych celuje w pojedyncze miejsce wirusa i traci skuteczność w ciągu roku, gdy pojawiają się nowe warianty. Jednakże AMETA jest zaprojektowana tak, aby wiązać się z wieloma konserwatywnymi regionami wirusa jednocześnie, co znacznie utrudnia rozwój oporności. Platformę tę można potencjalnie dostosować do innych szybko mutujących patogenów, oferując trwałe i elastyczne podejście do zarządzania chorobami zakaźnymi na całym świecie”.
Mechanizmy i skuteczność AMETA
AMETA została zaprojektowana poprzez przymocowanie wyspecjalizowanych nanociał do ludzkiego rusztowania IgM, które jest częścią naturalnej struktury obronnej układu odpornościowego, pomagającej zwalczać infekcje. Dzięki temu AMETA może wyświetlić jednocześnie ponad 20 nanociał, znacznie zwiększając jej zdolność do wiązania się z wirusem poprzez celowanie w wiele stabilnych regionów na jego powierzchni – twierdzą badacze. W rezultacie AMETA jest znacznie skuteczniejsza przeciwko zaawansowanym wariantom, oferując nawet milion razy większą siłę działania w porównaniu z tradycyjnymi przeciwciałami skupiającymi się na jednym celu.
Zdaniem badaczy zarówno testy laboratoryjne, jak i eksperymenty na myszach wykazały, że konstrukty AMETA są wysoce skuteczne przeciwko szeregowi wariantów SARS-CoV-2, w tym silnie zmutowanym podliniom Omicron, a nawet blisko spokrewnionemu wirusowi SARS-CoV. Współpraca z badaczami z Uniwersytet Oksfordzki i Case Western Reserve University zespół wykorzystał zaawansowane narzędzia obrazowania, takie jak mikroskopia krioelektronowa i kriotomografia, aby wykazać, że AMETA neutralizuje wirusa poprzez kilka nieoczekiwanych mechanizmów. Należą do nich zlepianie cząstek wirusa, wiązanie się z kluczowymi regionami białka kolca i zakłócanie struktury kolca w sposób niespotykany w innych terapiach przeciwwirusowych, zapobiegając infekowaniu komórek przez wirusa.
Przyszłe zastosowania AMETA w zarządzaniu chorobami
„Naszym celem we współpracy z AMETA jest stworzenie trwałej platformy, która przezwycięży szybko zmieniające się właściwości patogenów wirusowych” – mówi dr Adolfo Garcia-Sastre, współautor badania, profesor Irene i dr Arthur M. Fishberg medycyny oraz dyrektor Global Health and Emerging Pathogens Institute w Icahn Mount Sinai. „Ta platforma to nie tylko rozwiązanie dla COVID-19, ale może również służyć jako platforma do zwalczania innych szybko mutujących ludzkich drobnoustrojów, takich jak HIV, oraz do ochrony przed pojawiającymi się w przyszłości wirusami, w tym wirusami grypy o potencjale pandemicznym”.
„Elastyczna konstrukcja AMETA umożliwia szybkie dostosowanie go do zwalczania różnorodnych patogenów, zapewniając sprawne i dynamiczne rozwiązanie w przypadku pojawiających się infekcji. Nasze odkrycia stanowią duży krok naprzód w przezwyciężaniu ucieczki mutacji przez wirusy i drobnoustroje oporne na antybiotyki” – dodaje dr Shi.
Przygotowanie do szerszych prób AMETA
Dzięki swojej modułowej strukturze AMETA umożliwia także szybką i opłacalną produkcję nowych konstruktów nanociał, co czyni go idealnym kandydatem do radzenia sobie z przyszłymi pandemiami, twierdzą badacze.
dr. Zespoły Shi i Garcia-Sastre przygotowują się obecnie do dodatkowych przedklinicznych i potencjalnych badań klinicznych w celu oceny potencjału terapeutycznego preparatu AMETA w leczeniu różnych chorób.
Odniesienie: „Adaptive Multi-Epitope Targeting and Avidity-Enhanced (AMETA) Nanobody Platform: Diverse Mechanisms for Ultrapotent, Durable Antiviral Therapy” 23 października 2024 r., Komórka.
DOI: 10.1016/j.cell.2024.09.043
Pozostali autorzy artykułu, wszyscy z Icahn Mount Sinai, jeśli nie wskazano inaczej, to Yufei Xiang, MS; dr Jialu Xu (Uniwersytet Oksfordzki, Wielka Brytania); Briana L. Mcgovern, BS; dr Anna Ranzenigo; dr Wei Huang (Uniwersytet Case Western Reserve, Cleveland); Zhe Sang (doktorant Icahn Mount Sinai); Doktor Juan Shen (Uniwersytet Oksfordzki, Wielka Brytania); Randy Diaz-tapia (kandydat Touro College of Pharmacy PharmD); dr Ngoc Dung Pham; dr Abraham JP Teunissen; M. Luis Rodriguez, MS; Jared Benjamin, MS; dr Derek J. Taylor (Uniwersytet Case Western Reserve, Cleveland); Mandy MT van Leent, lekarz medycyny/doktor; dr Kris M. White; oraz dr Peijun Zhang (Uniwersytet Oksfordzki, Wielka Brytania i Źródło światła diamentuWielka Brytania).
Badanie zostało wsparte środkami finansowymi ze środków m.in Narodowe Instytuty Zdrowia poprzez granty R35GM137905, R01AI163011 i R01HL169500, a także od CRIPT (Centrum Badań nad Patogenezą i Przenoszeniem Grypy), Centrum Doskonałości w zakresie Badań i Reagowania na Grypę (CEIRR) finansowanego przez NIAID (umowa nr 75N93021C00014). Dodatkowe wsparcie zapewniono w ramach grantu Clinical and Translational Science Awards (CTSA) UL1TR004419 przyznanego przez National Center for Advancing Translational Sciences.
