Вирус SARS-CoV-2, вызвавший пандемию, продолжает циркулировать в обществе и накапливать мутации, которые позволяют ему ускользать от действия иммунитета. В некоторых случаях болезнь протекает тяжело, а у пациентов из групп риска, например, пожилых людей с нарушениями работы иммунитета или серьезными хроническими заболеваниями, она вызывает осложнения и может приводить к летальному исходу. В совместной работе ученые из НИЦЭМ Гамалеи и ФИЦ Биотехнологии РАН применили длительную и специальным образом спланированную схему иммунизации верблюда, в результате чего удалось получить и охарактеризовать новое антитело, нейтрализующее все протестированные варианты коронавируса SARS-CoV-2, включая исходный уханьский и самые новые варианты, которые распространены в Российской Федерации и в мире в настоящее время. Научная статья об этом опубликована на страницах International Journal of Biological Macromolecules. Работа частично поддержана грантом РНФ 23-74-30004.
Несмотря на официально объявленное окончание пандемии, COVID-19 до сих пор представляет опасность для миллионов людей: по данным ВОЗ, только с января по октябрь 2024 года вирусом SARS-CoV-2 заразилось больше 2,5 миллионов человек, а больше 50 тысяч из них погибли. Ученые ищут новые способы борьбы с этой инфекцией. Для лечения в тяжелых случаях особенно перспективными представляются вирус-нейтрализующие антитела, однако вирус SARS-CoV-2 при длительной циркуляции в человеческой популяции накапливает множество мутаций, из-за чего прежде эффективные антитела перестают узнавать его новые варианты. В этой связи, особые надежды возлагаются на получение универсальных антител с широкой нейтрализующей способностью по отношению к разным вариантам коронавируса. Исследователи из ФИЦ Биотехнологии РАН и НИЦЭМ имени Н.Ф. Гамалеи решили эту задачу, получив новое верблюжье антитело именно с такими свойствами.
Антитела двугорбых верблюдов (бактрианов) находятся в центре внимания иммунологов благодаря своим уникальным свойствам. Обычно антитела млекопитающих, включая человеческие, состоят из двух легких и двух тяжелых белковых цепей. Но у верблюдов и лам есть антитела без легких цепей, которые имеют относительно малый размер антиген-узнающей области и зачастую называются наноантителами. Такое строение делает их удобнее в применении. Благодаря меньшему размеру они лучше распространяются по организму, при этом эффективность узнавания патогенов такими антителами может быть крайне высокой.
«Антитела, нейтрализующие SARS-CoV-2, как правило, распознают этот вирус по участкам на S-белке, который образует характерные шипы вируса. Они, как правило, располагаются на рецептор-связывающем домене (RBD), поэтому блокирование этих участков антителами препятствует заражению клетки», — пояснил соавтор работы Николай Случанко, заведующий лабораторией белок-белковых взаимодействий ФИЦ Биотехнологии РАН.
Полученное верблюжье наноантитело 1p1B10 предотвращает заражение клеток сирийского хомячка и специализированной линии мышей даже в чрезвычайно низкой (пикомолярной) концентрации, нейтрализуя действие смертельных доз вируса разных вариантов. Ученые смогли объяснить чрезвычайную эффективность действия нового нейтрализующего наноантитела, получив кристаллическую структуру комплекса этого антитела с RBD коронавируса с высоким разрешением. Оказалось, что участок связывания антитела на поверхности RBD совпадает с участком связывания рецептора ACE2 на поверхности человеческих клеток, поэтому связывание антитела и предотвращает заражение. Широкое действие антитела против различных вариантов коронавируса объясняется тем, что подавляющее большинство мутации в RBD лежит вдали от участка узнавания антитела и не могут ослабить его нейтрализующее действие.
«Новое чрезвычайно эффективное антитело оказалось активным против всех протестированных нами вариантов коронавируса: от давно известных Wuhan D614G, Alpha, Beta, Gamma, Delta and Omicron BA.1, BA.2 и BA.5 до возникших существенно позднее вариантов XBB.1, XBB.1.5, XBB.1.9, XBB.1.16, JN.1 и KS.1. Это делает наш препарат очень перспективным и уникальным по широте действия. Мы понимаем, что гипотетически в процессе эволюции могут появиться новые варианты коронавируса, которые будут устойчивы и к такому лечению, однако пока таких вариантов мы не обнаружили. По всей видимости, такие мутации, которые действительно смогут ослабить действие нового антитела, неизбежно приведут к ухудшению связывания и с рецептором ACE2, а потому не выгодны для коронавируса и не смогли закрепиться. Насколько эффективно полученное антитело в терапии COVID-19 покажут клинические испытания», — прокомментировал первый автор работы Дмитрий Щебляков, заведующий лаборатории иммунобиотехнологии НИЦЭМ Гамалеи.