Опубликовано : Май 26, 2020

Альпаки и антитела: как ученые надеются остановить коронавирус на своем пути

Альпаки и антитела: как ученые надеются остановить коронавирус на своих треках
                Стокгольмские исследователи с проектом CoroNAb изучают антитела к коронавирусу, продуцируемые альпаками, включая Tyson, маленького, изображенного здесь, для потенциального использования в терапии человека. Кредит: Доклиники, Потсдам

Усилия по разработке безопасной вакцины для COVID-19 идут полным ходом, однако эксперты сходятся во мнении, что, вероятно, пройдет год, по крайней мере, до того, как иммунизация будет готова. Тем временем ученые по всей Европе изучают гениальные способы — в том числе с помощью альпаки — использовать новейшие методы молекулярной манипуляции для восстановления повреждения легких, вызванного коронавирусом, или для блокирования вируса до того, как он нанесет ущерб.
                                                                                       

Исследователи из Каролинского института в Стокгольме, Швеция, надеются, что по крайней мере одна из 124 вакцин, находящихся в стадии разработки, будет успешной. Тем не менее, вакцина должна быть доставлена ​​каждому, и масштабирование до более чем 7 миллиардов доз является чрезвычайно сложной задачей. Таким образом, они поставили перед собой цель более доступной цели: «нейтрализовать» антитела, которые убивают инфекцию после ее распространения.

Проект CoroNAb был создан в середине февраля, когда в мире было зарегистрировано 1000 смертей от COVID-19. «Сдерживание распространения вируса не является нашей главной целью — этот корабль отплыл», — сказал доктор Бенджамин Муррелл, доцент кафедры микробиологии, опухоли и клеточной биологии в Каролинском институте. «Наша цель состоит в том, чтобы найти терапевтические средства, чтобы остановить прогрессирование заболевания у пациента».

Терапия

Эти терапевтические средства принимают форму антител, которые вводятся пациенту через шприц. Когда кто-то заражается новым коронавирусом SARS-CoV-2, он обычно вызывает ответ антител против него, и в большинстве случаев эти антитела способствуют очистке вируса. Тем не менее, антитела, борющиеся с инфекцией, вырабатываемые в лаборатории, также могут вводиться в организм, что приводит к пассивной иммунизации.

Так чем же отличается вакцина от импортированных антител?

Вакцины вводятся людям, когда они здоровы, побуждая их к выработке собственных антител, тогда как терапия антителами проводится, когда инфекция закрепилась, и пациент изо всех сил пытается выработать свой собственный иммунный ответ.

Моноклональные антитела (mAb), то есть антитела, которые являются идентичными клонами друг друга, появились в последние несколько десятилетий в качестве эффективных средств лечения различных заболеваний, включая рак и аутоиммунные расстройства. Все чаще они также считаются основным медицинским средством для борьбы с тяжелыми вирусными инфекциями, такими как COVID-19, хотя на сегодняшний день для этой цели был одобрен только один mAb. Многие другие находятся в клинических испытаниях, в том числе тот, над которым работал доктор Мюррелл.

На какой стадии инфекции пациенту, страдающему коронавирусом, будет назначено лечение с помощью mAb, еще предстоит выяснить. «Это нужно будет изучать на животных моделях или непосредственно на людях», — сказал доктор Меррелл, который координирует проект CoroNAb вместе с партнерами в Дании, Швейцарии и Великобритании.

«Возможно, вы можете лечить кого-то с помощью терапии моноклональными антителами на поздних стадиях инфекции и все же остановить ухудшение состояния, но, возможно, нет», — сказал он.

Команда CoroNAb в Каролинском институте создает mAbs из животных. Животному дают специфический вирусный антиген (молекулы, которые взаимодействуют с антителами организма), и вызывается иммунный ответ, приводящий к тому, что некоторые иммунные клетки животного продуцируют антитела. Затем клетки, несущие эти антитела, выделяют, и генетическую последовательность антитела клонируют из каждой клетки в кольцевую форму ДНК, которая позволяет антителам продуцироваться в лаборатории.

Альпаки

Стокгольмская команда сосредоточила свои усилия на исследованиях на мышах, макаках-резусах и альпаках. Альпаки — это верблюды (такие как верблюды и ламы), производящие особенно интересные фрагменты антител, известные как «однодоменные» антитела, которые обеспечивают быстрое обнаружение антител и крупномасштабную выработку антител, поэтому команда CoroNAb предпочитает их.

Через месяц в проекте этим млекопитающим были введены лабораторные варианты спайковых белков коронавируса, и предварительные данные свидетельствуют о том, что все группы животных хорошо реагируют. В настоящее время ведется добыча репертуара антител альпака. В течение следующих нескольких недель исследователи будут тестировать нейтрализующую активность вырабатываемых антител против SARS-CoV-2.

р. Меррелл сказал: «Предстоящие недели являются критическими и неопределенными. В зависимости от этих первых результатов нам либо повезет, либо нам придется сделать несколько шагов назад и повторить».

Несмотря на все неизвестное, доктор Мюррелл уверен, что нейтрализующие антитела появятся в результате этого исследования. «Мы заставим что-то работать», — сказал он. Вопрос в том, станет ли эффективное антитело, обнаруженное командой CoroNAb, полезным дополнением к европейскому арсеналу лечения SARS-CoV-2? Лаборатории по всему миру гоняются за одним и тем же призом, работая ночью и днем, чтобы выявить эффективные антитела против COVID-19, и уже появляются некоторые ранние результаты.

Чтобы внести свой вклад в этот климат, антитело должно иметь сильное преимущество перед конкурентами. «Если антитело одной группы оказывается в 10 раз более сильнодействующим, чем у следующего лучшего, вам, возможно, придется производить намного меньше его для эффективной терапии, снижая производственную нагрузку», — объяснил доктор Мюррел. Он добавил: «Поскольку эффективность обнаруженных антител, по крайней мере, частично случайна, для многих групп имеет смысл стремиться к одной и той же цели».

Бактерия

Профессор Луис Серрано из Центра геномного регулирования (CRG) в Испании возглавляет другую команду, участвующую в гонке против COVID-19. Его лаборатория поддерживает глобальные усилия по вакцинации и исследует новые, не вакцинные механизмы, чтобы ограничить число погибших.

Еще два месяца назад профессор Серрано принимал участие в проекте MycoSynVac, который исследовал способы привлечения клеточных хозяев для транспортировки вакцин по всему организму. Сотовые хосты (известные в области синтетической биологии как шасси) имеют большие перспективы в качестве недорогих, масштабируемых и потенциально изменяющих игру систем для целевой доставки жизненно важных вакцин.

Выбранное шасси в пятилетнем проекте Серрано было модифицированной формой бактерии Mycoplasma pneumoniae, которая вызывает респираторные инфекции. В результате завершения проекта исследователи смогли показать, что микоплазма представляет собой превосходное универсальное шасси — это означает, что всевозможные вакцины могут безопасно оторваться от нее.

Prof. Серрано надеется, что вакцина для COVID-19, когда она появится, будет среди ингредиентов, которые могут быть безопасно доставлены его шасси Mycoplasma. Команда находится на ранних этапах проверки этой гипотезы. В течение следующего месяца они будут вставлять синтетические копии ключевых генов коронавируса в бактериальные клетки в надежде, что эти поверхностные белки, принадлежащие вирусу, вызовут защитный иммунный ответ со стороны человеческого организма.

По словам профессора Серрано, поскольку он создан из бактерии, нацеленной на легкие, шасси может быть способным даже больше, чем транспортировка вакцины. «Мы считаем, что он может доставлять терапевтические молекулы непосредственно к рецепторам в легких», — сказал он.

Эти молекулы могут либо противодействовать воспалению, либо мешать вирусу связываться с альвеолами (клетками, через которые кислород течет из легких в кровоток), блокируя рецепторы вирусных клеток, объясняет он.

При заблокированном вирусе или восстановлении повреждения легких пациент, который не реагирует на обычные методы лечения, может быть избавлен от наихудших симптомов инфекции COVID-19, такой как разрушительный шторм цитокинов, когда организм поднимается массивно, и потенциально смертельный, иммунный ответ — чрезмерная реакция, вызванная пневмонией.

Распылитель

«Идея состоит в том, чтобы создать спрей для доставки наших искусственных бактерий непосредственно в легкие, где он будет локально экспрессировать то, что необходимо — активные молекулы — и позже он будет смыт естественным путем», — пояснил профессор Серрано.

Он добавил: «У этого прямого подхода есть явные преимущества. Если вы применяете препарат системно (воздействуя на весь организм), он может быть полезен там, где он необходим, но он также может оказывать опасное воздействие на другие ткани».

Цена является еще одним важным преимуществом при наборе бактерий для доставки жизненно важных лекарств. Производство терапевтических молекул синтетически дорого. За небольшую часть стоимости клетку-хозяина можно клонировать для получения огромных популяций клеток, содержащих одинаковые терапевтические молекулы.

В лаборатории своей дочерней компании Pulmobiotics команда профессора Серрано подвергает белки коронавируса воздействию молекул с известными противовоспалительными свойствами для проверки эффективности молекул против вируса. Они также являются инженерными мутациями этих молекул, надеясь увеличить сродство между молекулой и белками человеческого рецептора. Данные этих экспериментов ожидаются к середине лета.

Проф Серрано надеется, что его исследования дадут положительные результаты, однако они могут не прийти вовремя, чтобы спасти жизни во время текущей вспышки. «К тому времени, когда мы получим (нормативное) одобрение, ситуация с COVID, возможно, будет решена», — сказал он. «Но это исследование откроет путь для будущих методов лечения во время будущих пандемий».

Spread the love

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *