Ígéretes kismolekulás hatóanyag koronavírus ellen
A Pittsburghi Orvosi Egyetemen az antitestek szokásos méreténél 10-szer kisebb hatóanyagot fejlesztettek ki, mely úgy tűnik, mellékhatások nélkül képes neutralizálni a SARS-CoV-2 vírust.
A Pittsburghi Orvosi Egyetem kutatói a Cell folyóiratban szeptember 4-én megjelent cikkükben egy olyan kis méretű, a teljes humán antitestek átlagos méreténél 10-szer kisebb molekulát mutatnak be, amely nagy hatásossággal és specificitással képes neutralizálni a SARS-CoV-2 vírust. Mindezidáig ez a legkisebb biológiai molekula, amely hasznosnak bizonyulhat a koronavírus elleni küzdelemben. Ebből a molekulából kiindulva a kutatók egy Ab8 nevű készítményt alkottak, amely egér és hörcsög modellszervezetekben hatásosnak bizonyult a vírusfertőzés kezelésében és megelőzésében. Kis molekulamérete miatt a szer könnyebben jut be a szövetekbe, ráadásul a nagy molekulákkal összehasonlítva könnyebben is adagolható, például alkalmas lehet akár inhalálásra is, ami különösen előnyös e főleg a tüdőben tüneteket okozó fertőzés esetén. Nagy specificitása miatt az emberi sejtekhez egyáltalán nem kötődik, ami a gyakorlatban azt jelenti, hogy alkalmazása során elvileg kevesebb mellékhatással kell majd számolni. A készítményt jelenleg négy egyetemen tesztelik (North Carolina (UNC), Texas (UTMB), British Columbia és Saskatchewan).
Az Ab8 hatásmechanizmusa
Ahhoz képest, hogy a Pittsburgh School of Medicine igen gyorsan létrehozott egy startup céget (Abound Bio), amely máris levédette a hatóanyag globális fejlesztési jogait, egész sokat lehet tudni az Ab8 szerkezeti felépítéséről és hatásmechanizmusáról, ezért ezt most módunkban áll egy kicsit bővebben ismertetni. A kutatás során külön előnyt jelentett a pittsburghi csapat számára, hogy soraikban tudhatták azt a Dimiter Dimitrovot, akit nem véletlenül említünk név szerint: ő volt az, aki a 2003-as SARS-járvány során az elsők között izolált neutralizáló antitesteket (a SARS és a SARS-CoV-2 genomjai 80%-ban homológok).
A SARS-CoV-2 vírus az emberi sejtekbe történő bejutáshoz az úgynevezett S (spike, tüske) fehérje receptorkötő doménjét (RBD, receptor binding domain) használja, mely az emberi sejtek felületén található angiotenzin-konvertáló enzim 2 (ACE2) receptorhoz kötődik. A kötődést követően konformációs változás megy végbe az S2 alegységnél, és hat helikális köteg képződik, amely membránfúziót eredményez a vírus és a gazdasejt között. Az RBD olyan immundomináns epitópokat tartalmaz, amelyek képesek neutralizáló antitestek képződését kiváltani az emberi szervezetben, ezek a neutralizáló antitestek pedig védettséget nyújthatnak a vírus ellen. Ilyen potens neutralizáló antitestek izolálásával sok kutatócsoport foglalkozik; az ilyen antitestek immunglobulin G1 (IgG1) formában vannak jelen, melyek molekulatömege 150 kDa körüli. Gyógyszerfejlesztéshez - kisebb méretük miatt - az antitestek egyes doménjei és fragmentumai vonzó alapmolekulák lehetnek, ilyen például a Fab (fragment antigen binding, 50 kDa), az scFv (single-chain variable fragment, 30 kDa) és a VH (heavy chain variable domain, 15 kDa, tehát tízszer kisebb, mint a teljes IgG fehérje). Az izotóppal jelölt antitest-fragmentumok kisebb méretük, jobb szövetpenetrációs képességük miatt jobban használhatók biológiai képalkotó vizsgálatokban, és kiürülésük (clearance) is gyorsabb a teljes, egész antitestekhez képest.
Számítógépes elemzéssel a kutatók egy nagyon nagy, 100 milliárd lehetséges jelöltet tartalmazó kémiai adatbázisból „halászták ki” azokat a molekulákat, amelyek számításba jöhettek (azaz kötődtek a „csalinak” használt koronavírus tüskefehérjéhez), végül az Ab8 fejlesztése során a kutatók egy VH domént használtak alapul. Nem először történt ilyen, korábban például a HIV-1 egyik kötődési helyét is ilyen készítménnyel sikerült blokkolni. A SARS-CoV-2 S trimerének konformációja dinamikus, mindig csak egy RBD található a „fenti”, azaz a neutralizáló antitesteknek kitett pozícióban, míg a másik kettő maszkolva lehet. Itt megint számít a kis molekulaméret, mivel az Ab8 antitestdoménjei az S trimer dinamikus „légzése” (konformációváltozása) során nagyobb eséllyel kötődhetnek a maszkolt RBD epitópokhoz.
Eredmények, felhasználhatóság
A Texasi Egyetem (UTMB, University of Texas Medical Branch) galvestoni laboratóriumában, egy kifejezetten erre szakosodott központban (Center for Biodefense and Emerging Diseases) a kutatócsoport tagjai élő SARS-CoV-2 víruson kezdték meg az Ab8 vizsgálatát több dózis alkalmazásával. Már nagyon alacsony koncentráció esetén is megfigyelhető volt, hogy a szer teljes mértékben képes blokkolni a vírus sejtekbe jutási mechanizmusát. Ezt követően állati modellszervezeteken, egereken vizsgálták a készítményt szintén több dózisban a SARS-CoV-2 egy módosított formájánál. Ismét pozitív eredmény született, mert már a legkisebb alkalmazott koncentráció is tízszeresen csökkentette a fertőzőképes vírusszámot a kontrollhoz képest. Az Ab8 hatásosnak bizonyult hörcsögöknél is, ahol a készítményt már a fertőzés megelőzésére és kezelésére is vizsgálták. A Saskatchewan és a British Columbia Egyetemek kutatói eközben a galvestoni laborból küldött mintákat speciális elektronmikroszkópos technikákkal elemezték és igazolták a készítmény hatásmechanizmusát.
További kedvező tulajdonsága az Ab8-nak, hogy az eddigi vizsgálatok alapján stabilnak tűnik, és az is elképzelhető, hogy a hatóanyag nem igényel majd hűtést sem. Ez a kis molekulamérettel párosulva azt jelenti, hogy ellentétben a legtöbb fejlesztési fázisban levő monoklonális antitesttel, amelyeket intravénásan kell beadni, a készítmény akár bőrön át, vagy inhalálva is a szervezetbe vihető. Ehhez nagyon kapóra jöhet a Pittsburgh-i Egyetem egy korábbi fejlesztése, egy ujjbegynyi méretű gyógyszer-adagoló tapasz, melynek lényege, hogy egy ragtapaszhoz megtévesztésig hasonló, egyébként 400 mikroszkopikus méretű, cukorból készült miniatűr tűt tartalmazó, olcsón gyártható, mégis high-tech szerkezettel adják be a szert egyszerűen a bőrre helyezve. A beadás helyén a beteg nem érez fájdalmat, körülbelül olyan érzés, mint ha egy durvább tépőzárat nyomnának a bőrre.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
High Potency of a Bivalent Human VH Domain in SARS-CoV-2 Animal Models
University Of Pittsburgh Scientists Discover Biomolecule That May Neutralize Coronavirus
Pitt/UPMC breakthrough could help treat, protect against Covid-19
US: University finds antibody effective against virus
Tiny biologic drug to fight COVID-19 shows promise in animal models
