Innovatieve aanpak opent de deur naar COVID nanobody-therapieën

COVID is nog niet onder controle. Ondanks een overvloed aan vaccins, monoklonale antilichamen en antivirale middelen, blijft het virus muteren en ons ontwijken. Een oplossing die wetenschappers sinds de begindagen van de pandemie hebben onderzocht, kan de vorm zijn van kleine antilichamen afkomstig van lama’s, die zich richten op verschillende delen van het SARS-CoV-2-spike-eiwit.

In een nieuwe studie in de Tijdschrift voor biologische chemiebeschrijven onderzoekers een goedkopere manier om deze zogenaamde nanobodies te isoleren en te identificeren. De bevindingen zullen het voor wetenschappers over de hele wereld gemakkelijker maken om te proberen nanobodies te ontdekken die zich richten op SARS-CoV-2 of andere virussen.

“Onze methode is eenvoudiger en goedkoper dan bestaande technieken”, zegt Michael P. Rout van Rockefeller. “Je hebt wel een lama nodig, maar dat kan – samen met de meest gecompliceerde onderdelen van het proces – worden uitbesteed.”

De auteurs hebben deze geoptimaliseerde methode al gebruikt om meerdere nanobodies te identificeren die lijken te werken tegen belangrijke varianten van het virus, waaronder omicron. “COVID zal duidelijk nog een tijdje een probleem blijven”, zegt Rout. “We laten zien dat veel van de nanobodies die we met deze methode hebben geïdentificeerd zich richten op zorgwekkende varianten, dus ze hebben echt therapeutisch potentieel.”

Nanobody nieuwigheid

Nanobodies kunnen werken waar grotere antilichamen falen, deels vanwege hun compacte formaat. Studies hebben aangetoond dat nanobodies zich in delen van het SARS-CoV-2-virus kunnen persen waar grotere antilichamen niet bij kunnen. Nanobodies hebben ook een ongewoon lange houdbaarheid, kosten heel weinig om in massa te worden geproduceerd, en vanwege hun unieke fysische eigenschappen kunnen ze theoretisch worden ingeademd.

Kameelachtigen zoals lama’s produceren van nature nanobodies wanneer ze worden blootgesteld aan een virus, en Rout en collega’s hebben enorme bibliotheken van veelbelovende SARS-CoV-2 nanobodies ontwikkeld door lama’s een kleine dosis COVID-eiwit te geven (die als reactie daarop nanobodies produceren, net zoals mensen produceren). antilichamen als reactie op een vaccin). Na het nemen van kleine bloedmonsters van de lama’s en het sequentiëren van het nanobody-DNA, dragen de wetenschappers later sleutelgenen over aan bacteriën, die op hun beurt veel meer nanobodies produceren voor laboratoriumanalyse.

Maar het screenen van deze nanobody-bibliotheken om te zien hoe goed ze werken (en tegen welke varianten ze werken) kan tijdrovend en duur zijn. Rout en collega’s vertrouwen al lang op de “massaspectrometrie” -techniek, die buitengewoon goed werkt, maar aanzienlijke expertise vereist om uit te voeren en dure apparatuur. Ze vroegen zich af of een recent ontdekte “gistweergavemethode”, die potentieel veel goedkoper en eenvoudiger is, ook effectief hun nanobody-bibliotheek zou kunnen doorzoeken.

Rout begon, in samenwerking met Rockefeller’s Fred Cross, door eerst de gistweergavemethode te optimaliseren. (De twee hoofden van het laboratorium namen de ongebruikelijke stap om het meeste werk op de bank zelf uit te voeren). Vervolgens gebruikten ze hun geoptimaliseerde methode om een ​​bibliotheek van nanobodies te screenen die ze eerder hadden gescreend met de massaspectrometrische techniek. Ze ontdekten dat hun versie van de gistweergavemethode niet alleen veel van dezelfde nanobody-kandidaten identificeerde als de andere benadering, maar ook tal van andere kandidaten identificeerde die ze hadden gemist.

“De methode is niet van ons”, verduidelijkt Cross. “Maar we hebben het eenvoudiger gemaakt.”

Op weg naar nanobody-therapie

De relatief eenvoudige en goedkope procedure die in de paper wordt beschreven, zou laboratoria in gebieden met weinig hulpbronnen in staat kunnen stellen nanobodies te genereren tegen SARS-CoV-2, evenals tegen andere virussen. “Een onderzoeker waar ook ter wereld, met vrij beperkte middelen, zou deze techniek kunnen gebruiken”, zegt Rout. “De lama-gerelateerde spullen kunnen via FedEx uit Noord-Amerika komen.”

Voor COVID is het langetermijndoel dat technieken zoals deze de lat voor toegang tot nanobody-onderzoek zullen verlagen en uiteindelijk therapieën zullen produceren die infectie voorkomen. “Hoe we de therapie zouden maken, is nog niet vastgesteld”, zegt Cross. “De specificiteit is er en de activiteit is er, maar we hebben nog geen medicijn. Het zou leuk zijn als we dat deden. Hopelijk ooit.”

Omdat COVID nu overgaat in een endemische ziekte, kunnen nieuwe methoden om de infectie te voorkomen niet snel genoeg komen. “Nieuwe varianten worden gangbaar door het immuunsysteem te omzeilen”, zegt Cross. “Het is belangrijk om een ​​snelle manier te hebben om nieuwe nanobodies te vinden die zich op de varianten richten.”