Τριάδα νανοσωμάτων από αλπακά εμποδίζει όλες τις μεταλλάξεις

Μίνι αντισώματα που εξουδετερώνουν αποτελεσματικά τον κοροναϊό και τις παραλλαγές του, δημιούργησαν ερευνητές από το Ινστιτούτο Μαχ Πλανκ του Γκέτιγκεν Γερμανίας. Τα μίνι αντισώματα ή νανοσώματα δεσμεύουν και εξουδετερώνουν τον ιό έως και 1000 φορές καλύτερα από αντισώματα που είχαν αναπτυχθεί προηγουμένως, ενώ ταυτόχρονα παραμένουν σταθερά και αντέχουν σε ακραίες θερμοκρασίες.

Τα χαρακτηριστικά αυτά, σε συνδυασμό με τη δυνατότητά τους να παράγονται  με χαμηλό κόστος και σε μεγάλες ποσότητες, ώστε να καλύψουν την παγκόσμια ζήτηση για φάρμακα κατά του κοροναϊού, φέρνουν τα νανοσώματα αυτά στο δρόμο για έναρξη κλινικών δοκιμών.

Οι επιστήμονες του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ και το Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Γκέτιγκεν της Γερμανίας ανέπτυξαν μίνι αντισώματα (αντισώματα VHH ή νανοσώματα) που θα μπορούσαν να αποτελέσουν φάρμακο κατά της ασθένειας από κοροναϊό.

Όπως επισημαίνει ο διευθυντής του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ δρ Ντικ Γκέρλιχ, «για πρώτη φορά, συνδυάζουν εξαιρετική σταθερότητα και εξαιρετική αποτελεσματικότητα έναντι του ιού και των παραλλαγών του, Άλφα, Βήτα, Γάμα και Δέλτα».

Με μια πρώτη ματιά, τα νέα νανοσώματα δεν διαφέρουν πολύ από τα νανοσώματα κατά του SARS-CoV-2 που αναπτύχθηκαν από άλλα εργαστήρια. Όλα στρέφονται εναντίον ενός κρίσιμου μέρους της πρωτεΐνης ακίδας του κοροναϊού, του σημείου με το οποίο ο ιός μπαίνει στα κύτταρα του οργανισμού μας. Τα νανοσώματα αποκλείουν την πρωτεΐνη ακίδα και έτσι αποτρέπουν τον ιό να μολύνει τα κύτταρα.

«Τα νανοσώματα μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες έως 95 βαθμούς Κελσίου χωρίς να χάσουν τη λειτουργία τους ή να σχηματίσουν συσσωματώσεις, εξηγεί ο Ματίας Ντόμπελσταϊν, καθηγητής και διευθυντής του Ινστιτούτου Μοριακής Ογκολογίας του UMG. «Αυτό δείχνει ότι μπορεί να παραμείνουν ενεργά στο σώμα αρκετά για να είναι αποτελεσματικά. Από την άλλη πλευρά, τα ανθεκτικά στη θερμότητα νανοσώματα είναι ευκολότερα στην παραγωγή, επεξεργασία και αποθήκευση».

Μονά, διπλά και τριπλά νανοσώματα

Τα απλούστερα μίνι αντισώματα που αναπτύχθηκαν από την ομάδα του Γκέτιγκεν συνδέονται ήδη έως και 1000 φορές πιο έντονα με την πρωτεΐνη ακίδα από τα προηγούμενης γενιάς νανοσώματα. Επίσης συνδέονται πολύ καλά με τις μεταλλαγμένες πρωτεΐνες – ακίδες των στελεχών Άλφα, Βήτα, Γάμα και Δέλτα. «Τα μονά νανοσώματα είναι δυνητικά κατάλληλα για εισπνοή και επομένως για άμεση εξουδετέρωση ιών στην αναπνευστική οδό. Επιπλέον, επειδή είναι πολύ μικρά, θα μπορούσαν να διεισδύσουν εύκολα στους ιστούς και να αποτρέψουν την περαιτέρω εξάπλωση του ιού», λέει ο Ντόμπελσταϊν.

Μια «τριάδα νανοσωμάτων» βελτιώνει περαιτέρω τη δέσμευση του ιού: Οι ερευνητές ένωσαν τρία πανομοιότυπα νανοσώματα ανάλογα με τη συμμετρία της πρωτεΐνης ακίδας, η οποία αποτελείται από τρία ίδια δομικά στοιχεία με τρία σημεία δέσμευσης. «Η τριάδα νανοσωμάτων, αποτελεί κυριολεκτικά ένωση δυνάμεων. Σε ένα ιδανικό σενάριο, το καθένα από τα τρία νανοσώματα προσκολλάται σε έναν από τα τρία σημεία δέσμευσης», αναφέρει ο Τόμας Γκύτλερ ερευνητής στην ομάδα του Γκέρλιχ. «Αυτό δημιουργεί έναν θεωρητικά μη αναστρέψιμο δεσμό. Η τριάδα δεν θα αφήσει να απελευθερωθεί η πρωτεΐνη ακίδα και εξουδετερώνει τον ιό ακόμη και έως και 30.000 φορές καλύτερα από τα μεμονωμένα νανοσώματα». Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι το μεγαλύτερο μέγεθος της τριάδας νανοσωμάτων, το οποίο καθυστερεί όπως αναμενόταν την απέκριση από τα νεφρά. Αυτό τα διατηρεί στο σώμα για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα και υπόσχεται μακροχρόνια θεραπευτική δράση.

Η τρίτη επιλογή, είναι η παραγωγή διαφορετικών συνδυαστικών μοντέλων. Οι επιστήμονες συνδύασαν δύο νανοσώματα που στοχεύουν σε διαφορετικά μέρη τον υποδοχέα δέσμευσης και μαζί μπορούν να δεσμεύσουν την πρωτεΐνη ακίδα. «Τέτοια συνδυαστικά σχήματα είναι εξαιρετικά ανθεκτικά στις μεταλλάξεις του ιού και στην «διαφυγή του ανοσοποιητικού» που προκαλούν οι μεταλλάξεις, επειδή προσδένονται στην πρωτεϊνη-ακίδα τόσο ισχυρά», εξηγεί ο Μετίν Ακσού, ερευνητής στην ομάδα του Γκέρλιχ.

Σε όλες τις παραπάνω εναλλακτικές συνδυασμού των νανοσωμάτων – μονά, διπλά, τριπλά – οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αρκούν πολύ μικρές ποσότητες για να σταματήσουν τον παθογόνο παράγοντα. Εάν χρησιμοποιηθεί ως φάρμακο, αυτό θα επιτρέψει χαμηλή δοσολογία και συνεπώς λιγότερες παρενέργειες και χαμηλότερο κόστος παραγωγής.

Τα αλπακά παρέχουν τα μίνι αντισώματα

«Τα νανοσώματα αυτά, προέρχονται από αλπακά και είναι μικρότερα και απλούστερα από τα συμβατικά αντισώματα», λέει ο Γκέρλιχ. Για τη δημιουργία τους, οι ερευνητές ανοσοποίησαν τρία θηλυκά αλπακά, την Μπρίτα, τη Νόρα και την Ξένια, με τμήματα της πρωτεΐνης του κοροναϊού. Στη συνέχεια, τα ζώα παρήγαγαν αντισώματα και οι επιστήμονες έβγαλαν μια μικρή αιμοληψία και εξετάσεις αίματος σε ανθρώπους», εξηγεί ο Γκέρλιχ.

Η ομάδα του Γκέρλιχ έβγαλε περίπου ένα δισεκατομμύριο σχέδια για νανοσώματα από το αίμα των αλπακά. Στη συνέχεια, οι βιοχημικοί χρησιμοποίησαν βακτηριοφάγους για να επιλέξουν τα καλύτερα νανοσώματα, τα οποία υποβλήθηκαν σε δοκιμές για την αποτελεσματικότητά τους, καθώς δεν είναι κάθε αντίσωμα «εξουδετερωτικό».

Ως εκ τούτου, η ομάδα του Ντόμπελσταϊν διερεύνησε πόσο τα νανοσώματα εμποδίζουν τους ιούς να αναπαραχθούν σε καλλιεργημένα κύτταρα στο εργαστήριο. Λιγότερο από ένα εκατομμυριοστό του γραμμαρίου ανά λίτρο καλλιέργειας, ήταν αρκετό για να αποτρέψει πλήρως τη μόλυνση. Στην περίπτωση των τριπλών νανοσωμάτων, μια πρόσθετη αραίωση είκοσι φορές επιπλέον, ήταν αρκετή».