Onderzoekers identificeren nanobody dat COVID-19-infectie kan voorkomen

Onderzoekers van het Karolinska Institutet in Zweden hebben een klein neutraliserend antilichaam geïdentificeerd, een zogenaamd nanobody, dat het vermogen heeft om te voorkomen dat SARS-CoV-2 menselijke cellen binnendringt. De onderzoekers geloven dat dit nanobody het potentieel heeft om te worden ontwikkeld als een antivirale behandeling tegen COVID-19. De resultaten worden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

“We hopen dat onze bevindingen kunnen bijdragen aan de verbetering van de COVID-19-pandemie door verder onderzoek van dit nanobody als therapeutische kandidaat tegen deze virale infectie aan te moedigen”, zegt Gerald McInerney, corresponderend auteur en universitair hoofddocent virologie bij de afdeling Microbiologie, Tumor- en celbiologie aan het Karolinska Institutet.

De zoektocht naar effectieve nanobodies – fragmenten van antilichamen die van nature voorkomen in kameelachtigen en aangepast kunnen worden aan mensen – begon in februari toen een alpaca werd geïnjecteerd met het nieuwe coronavirus ‘spike-eiwit, dat wordt gebruikt om onze cellen binnen te dringen. Na 60 dagen vertoonden bloedmonsters van de alpaca een sterke immuunrespons tegen het spike-eiwit.

Vervolgens hebben de onderzoekers nanobody-sequenties gekloond, verrijkt en geanalyseerd uit de B-cellen van de alpaca, een soort witte bloedcel, om te bepalen welke nanobodies het meest geschikt waren voor verdere evaluatie. Ze identificeerden er een, Ty1 (genoemd naar de alpaca Tyson), die het virus efficiënt neutraliseert door zich te hechten aan het deel van het spike-eiwit dat bindt aan de receptor ACE2, die door SARS-CoV-2 wordt gebruikt om cellen te infecteren. Dit voorkomt dat het virus de cellen binnendringt en voorkomt zo infectie.

“Met behulp van cryo-elektronenmicroscopie konden we zien hoe het nanobody zich bindt aan de virale piek op een epitoop die overlapt met de cellulaire receptor ACE2-bindingsplaats, wat een structureel begrip oplevert voor de krachtige neutralisatieactiviteit”, zegt Leo Hanke, postdoc in de McInerney-groep en eerste auteur van de studie.

Nanobodies bieden verschillende voordelen ten opzichte van conventionele antilichamen als kandidaten voor specifieke therapieën. Ze beslaan minder dan een tiende van de grootte van conventionele antilichamen en zijn doorgaans gemakkelijker op grote schaal kosteneffectief te produceren. Cruciaal is dat ze kunnen worden aangepast voor mensen met de huidige protocollen en een bewezen staat van dienst hebben in het remmen van virale luchtweginfecties.

“Onze resultaten tonen aan dat Ty1 krachtig kan binden aan het SARS-CoV-2 spike-eiwit en het virus kan neutraliseren, zonder detecteerbare activiteit buiten het doelwit”, zegt Ben Murrell, assistent-professor bij de afdeling Microbiologie, Tumor- en Celbiologie en co. -senior auteur van de publicatie. “We beginnen nu met preklinische dierstudies om de neutraliserende activiteit en het therapeutische potentieel van Ty1 in vivo te onderzoeken.”

Dit project is het eerste project dat voortkomt uit het CoroNAb-consortium, dat wordt gecoördineerd door Karolinska Institutet en wordt gefinancierd door het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie. Extra financiering voor dit project werd verkregen van de Zweedse Onderzoeksraad en KI Development Office.

De sequentie van Ty1 is beschikbaar in het wetenschappelijke artikel en zal ook worden gepost op de sequentiedatabase van de NCBI GenBank onder de toegangscode MT784731.