Fragmentkristallisierbare veränderte COVID-19-Antikörper, die in zwei Tiermodellen wirksam sind

Ein kürzlich veröffentlichter Artikel auf der bioRxiv* Der Preprint-Server identifizierte zahlreiche wirksame Antikörper gegen das Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) des schweren akuten respiratorischen Syndroms von rekonvaleszenten SARS-CoV-2-Patienten.

Studien: Fc-modifizierte SARS-CoV-2-neutralisierende Antikörper mit therapeutischer Wirkung in zwei Tiermodellen. Bildnachweis: NIAID

Hintergrund

Die SARS-CoV-2-Pandemie setzt sich über die nacheinander auftauchenden Virusvarianten fort. Verschiedene Impfstoffe gegen die Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) wurden entwickelt, die sich auf die ursprünglichen Wuhan-Stämme von SARS-CoV-2 konzentrieren. Zufälligerweise waren sie gegen die anschließend geweckten Virusstämme wirksam.

Die Zahl der SARS-CoV-2-Infektionen ging in bestimmten Ländern zurück, möglicherweise aufgrund der Wirksamkeit der Impfung. Dennoch ist die weltweite COVID-19-Pandemie noch nicht eingedämmt.

Die antivirale Therapie ist während der SARS-CoV-2-Replikationsphase wirksam, die in den frühen Phasen der Infektion auftritt. In ähnlicher Weise war die Verwendung therapeutischer neutralisierender Antikörper gegen COVID-19 signifikant wirksam. Leider gibt es nur wenige nützliche Antikörper, um sich entwickelnde SARS-CoV-2-Stämme zu bekämpfen.

Über das Studium

In der vorliegenden Forschung entwickelten die Wissenschaftler mehrere monoklonale Antikörper von SARS-CoV-2-Rekonvaleszenzpatienten. Seit Beginn der SARS-CoV-2-Epidemie im März 2020 in Japan haben die Autoren periphere Blutproben von genesenden COVID-19-Patienten gesammelt, die zur Erzeugung neutralisierender Antikörper verwendet wurden.

Die Ermittler beschafften Blutproben von entlassenen SARS-CoV-2-Patienten aus dem Keio University Hospital. Der zellbasierte SARS-CoV-2-Spike (S)-Angiotensin-Converting-Enzym-2 (ACE2)-Inhibitionstest wurde verwendet, um die neutralisierende Kapazität von Seren zu bewerten. Das Team wählte 12 Patienten mit ausgeprägten neutralisierenden Konzentrationen für die Antikörpererzeugung aus.

Die Autoren erstellten ein Profil von Antikörpern aus Patientenstamm, indem sie 1) die Bewertung der S-ACE2-Hemmung und 2) den Zusammenhang zwischen der Bindungsfähigkeit dieser Antikörper an S-exprimierende Zellen und ihrem Potenzial, die Bindung von ACE2 an S-exprimierende Zellen zu verhindern, untersuchten. Um diese Antikörper genauer zu analysieren, untersuchten sie auch das neutralisierende Potenzial mithilfe eines Zellfusionsexperiments. Die Forscher führten ein Endpunkt-Mikroneutralisations-Screening durch, um zu verifizieren, dass die ausgewählten Antikörper das authentische SARS-CoV-2 neutralisieren können.

Um potenzielle Antikörper weiter zu identifizieren, bewerteten die Wissenschaftler die Affinität zum Antigen der SARS-CoV-2-Rezeptorbindungsdomäne (RBD) und analysierten die Überlappung von Epitopen. Sie wählten fünf Antikörper aus und verwendeten ein Pseudovirus, das das S-Protein der ursprünglichen SARS-CoV-2-Wuhan-Sequenz und vier signifikante Varianten enthielt, um ein Neutralisierungsexperiment durchzuführen, bevor besorgniserregende Varianten (VOCs) auftauchten. Nach dem Auftreten von VOCs testeten sie die Fähigkeit der Antikörper, das ursprüngliche WK-521-Virus und seine Varianten, einschließlich Beta, Alpha, Gamma, Kappa, Delta und Omicron BA.2 und BA.1, zu neutralisieren.

Das Team führte eine Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM)-Untersuchung durch, um ein strukturelles Verständnis von Antikörpern und dem SARS-CoV-2-S-Protein zu erhalten. Die derzeit entdeckten Antikörper, die in der eingesetzt werden in vivo Die Untersuchung besaß die N297A-Mutation in der kristallisierbaren Region des Immunglobulin G1 (IgG1)-Fragments (Fc), um eine Antikörper-abhängige Verstärkung (ADE) zu verhindern. Darüber hinaus verringert die N297A-Mutation die Adhärenz an den Fc-Rezeptor. Die Forscher untersuchten dann die Auswirkungen dieser Antikörper in zwei Tiermodellen (einem Cynomolgus-Makaken-Modell und einem Hamster-Modell), um die Auswirkungen dieser Antikörper zu sehen in vivo die Einstellungen.

Kryo-EM-Struktur von neutralisierenden Antikörpern (A) Die Strukturen von RBD und Ab159, Ab188, Ab326, Ab354, Ab445 und Ab496 sind gezeigt.  Nur die variablen Domänen von Antikörpern werden modelliert und als Cartoon-Röhrchen (individuelle Farbe) auf der RBD-Oberfläche (grau) gezeichnet, und das Epitop jedes Antikörpers ist genauso gefärbt wie jeder Antikörper.  Der rote Bereich in der zentralen RBD ist der Bindungsrest von ACE2 (7A94) (Benton et al., 2020), der die Beziehung zwischen den Bindungsstellen der Antikörper zeigt, die grob in drei Gruppen unterteilt sind.  Die Positionen wichtiger Aminosäuren sind durch schwarze Pfeile gekennzeichnet.  (B) Die Reste 400–506 von Spike sind gezeigt.  Die durch Kryo-EM aufgedeckten Epitope sind rot gefärbt, und die Reste, die von der in Abbildung 3A beschriebenen Mutation betroffen sind, sind in Quadraten dargestellt.Kryo-EM-Struktur von neutralisierenden Antikörpern (A) Die Strukturen von RBD und Ab159, Ab188, Ab326, Ab354, Ab445 und Ab496 sind gezeigt. Nur die variablen Domänen von Antikörpern werden modelliert und als Cartoon-Röhrchen (individuelle Farbe) auf der RBD-Oberfläche (grau) gezeichnet, und das Epitop jedes Antikörpers ist genauso gefärbt wie jeder Antikörper. Der rote Bereich in der zentralen RBD ist der Bindungsrest von ACE2 (7A94) (Benton et al., 2020), der die Beziehung zwischen den Bindungsstellen der Antikörper zeigt, die grob in drei Gruppen unterteilt sind. Die Positionen wichtiger Aminosäuren sind durch schwarze Pfeile gekennzeichnet. (B) Die Reste 400–506 von Spike sind gezeigt.

Ergebnisse

Die Forscher entdeckten 494 Antikörper von COVID-19-genesenen Personen, von denen die meisten bei der Neutralisationsbewertung eine identische SARS-CoV-2-Neutralisierungsfähigkeit wie klinisch eingesetzte Antikörper zeigten. Ursprünglich wurden Antigen-spezifische B-Gedächtniszellen und Antigen-unspezifische Plasmazellen verwendet, um Antikörper herzustellen. Nichtsdestotrotz enthielt ersteres überlegene Antikörper, was die Bedeutung der Auswahl von B-Zellen nach Antigen unterstreicht. Die Daten aus dem authentischen Endpunkt-Virusneutralisationsassay bestätigten die Ergebnisse der zellbasierten S-ACE2-Inhibitions- und Zellfusionsassays zum Screening neutralisierender Antikörper.

Kryo-EM und zellbasierte Mutanten-S-ACE2-Inhibitionsexperimente identifizierten die Epitope auf dem S-Protein, da Antikörper durch Konkurrenz mit ACE2 selektiert wurden, wodurch die Antikörperbindung an S als Klasse 1/2 klassifiziert wurde. Die N297-Insertion auf IgG1-Fc war eines der Merkmale der in dieser Studie entdeckten Antikörper. Diese Mutation beseitigte nahezu die Adhäsion an Fc-Rezeptoren. Tatsächlich stoppte es die Fc-erleichterte Aufnahme des Virus in Raji-Zellen.

Die ausgewählten Antikörper waren bei Neutralisationstests gegen den Wuhan-Stamm und VOCs unter Verwendung authentischer Viren und Pseudoviren mit Imdevimab, einem COVID-19-Therapeutikum, vergleichbar oder besser. Bezüglich der in vivo Aktivität dieser Antikörper zeigten sie Potenzial für die therapeutische Anwendung in Makaken- und Hamstermodellen. Unter Dosen von etwa 5 bis 7 mg/kg zeigten die aktuellen Antikörper eine therapeutische Wirksamkeit bei Hamstern und Makaken, ohne dass es zu einem Anstieg der Virusaufnahme über ADE kam.

Schlussfolgerungen

Insgesamt generierten die Autoren in der aktuellen Studie viele Antikörper aus den B-Zellen von rekonvaleszenten COVID-19-Patienten, die mit der SARS-CoV-2-D614G-Mutante oder dem Wuhan-Stamm infiziert waren. Darüber hinaus identifizierten sie zahlreiche neutralisierende Antikörper mit starken neutralisierenden Eigenschaften gegen SARS-CoV-2-Variantenstämme.

Diese Fc-modifizierten neutralisierenden Antikörper von SARS-CoV-2 genesenen Personen hatten neutralisierende Eigenschaften, die mit klinischen COVID-19-Antikörpern vergleichbar sind. Die Wirksamkeit dieser Antikörper wurde durch Infektionsforschung mit Makaken- und Hamstermodellen veranschaulicht in vivo und authentische Virus- und Pseudovirus-Neutralisationsassays in-vitro. Diese Ergebnisse zeigten, dass die derzeit entdeckten Antikörper eine ausreichende antivirale Aktivität aufwiesen, um als Behandlungsoptionen für COVID-19 zu dienen.

* Wichtiger Hinweis

bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die keinem Peer-Review unterzogen wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, die klinische Praxis / gesundheitsbezogenes Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

Zeitschriftenreferenz:

  • Fc-modifizierte SARS-CoV-2-neutralisierende Antikörper mit therapeutischer Wirkung in zwei Tiermodellen; Masaru Takeshita, Hidehiro Fukuyama, Katsuhiko Kamada, Takehisa Matsumoto, Chieko Makino-Okamura, Tomomi Uchikubo-Kamo, Yuri Tomabechi, Kazuharu Hanada, Saya Moriyama, Yoshimasa Takahashi, Hirohito Ishigaki, Misako Nakayuen, Misako Nakayama, Cong Than Masaki Imai, Tadashi Maemura , Yuri Furusawa, Hiroshi Ueki, Kiyoko Iwatsuki-Horimoto, Mutsumi Ito, Seiya Yamayoshi, Yoshihiro Kawaoka, Mikako Shirouzu, Makoto Ishii, Hideyuki Saya, Yasushizu Kondo, Yuko Kachi, Yuko Kachi. bioRxiv Preprint 2022. DOI: https://doi.org/10.1101/2022.06.21.496751,, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.06.21.496751v1

.

Leave a Reply

Your email address will not be published.