In einer aktuellen Studie, die im veröffentlicht wurde bioRxiv* Preprint-Server: Ein internationales Forscherteam nutzte die vom menschlichen Leichtketten-Apoferritin-Protomer abgeleitete MULTI-spezifische Multi-Affinitäts-Antikörperplattform (Multabody, MB) für die Erzeugung eines breiten und wirksamen SARS-CoV-2-Coronavirus (schweres akutes respiratorisches Syndrom). 2)-neutralisierende Antikörper (Abs).
Das kontinuierliche Auftreten besorgniserregender SARS-CoV-2-Varianten (VOCs) hat die Wirksamkeit therapeutischer monoklonaler Anti-SARS-CoV-2-Antikörper (mAbs) gefährdet. Die Autoren der Studie haben zuvor die MB-Plattform entwickelt, um die Neutralisierungsfähigkeit von Anti-SARS-CoV-2- und Anti-Human-Immundefizienz-Virus-1 (HIV-1)-Abs zu verbessern. Darüber hinaus berichteten sie, dass eine erhöhte Ab-Affinität mit Multispezifität (mehrere Ab-Fragmente, die verschiedene Epitope erkennen) kombiniert werden könnte, um die Antigenerkennung zu verbessern.
*Wichtiger Hinweis: bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Experten begutachtet werden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, als Leitfaden für die klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten dienen oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.
Über die Studie
In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher, ob die zuvor für die MB-Plattform berichtete verbesserte In-vitro-SARS-CoV-2-Neutralisierung bei niedrigen Dosierungen zu einem In-vivo-Schutz führen könnte. Sie untersuchten auch, ob die MBs den bei herkömmlich verwendeten mAbs gegen VOCs von SARS-CoV-2 beobachteten Verlust der Neutralisationsfähigkeit wiederherstellen und ihre Wirkungsbreite auf andere Viren erweitern können.
Das trispezifische MB wurde mit atomarer Auflösung zusammengesetzt und mittels Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM)-Analyse untersucht. Die Fähigkeit des MB, in vivo Immunschutz zu bieten, wurde bewertet, indem ein IgG-Cocktail erzeugt wurde, der dem MB entspricht und IgG4-Fc-Mutationen (F234A, S228P, G237A, P238S, L235A) umfasst, um die Bindung an Fc-Gamma-Rezeptoren (FcgRs) zu eliminieren. Es wurden Biolayer-Interferometrie-Experimente (BLI) und ADCP-Experimente (Ab-abhängige zellvermittelte Phagozytose) durchgeführt.
Menschliche Mäuse, die das Angiotensin-Converting-Enzym 2 (hACE2) und hFcRn exprimieren, wurden mit MB- und IgG4-Molekülen ohne FcgR-Bindung behandelt und intranasal mit SARS-CoV-2 infiziert. Lungenproben von Mäusen wurden entnommen, um pulmonale Virustiter auf der Grundlage ihrer zytopathischen Wirkungen (CPE) und der quantitativen Analyse der Reverse-Transkriptions-Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) zu bestimmen.
Um zu untersuchen, ob die Neutralisierungsstärke der mAbs weiter verbessert werden könnte, wurden monospezifische MBs exprimiert und ihre Neutralisierungsbreite und -fähigkeit mit ihren entsprechenden mAbs gegen den SARS-CoV-2-Wildtyp (WT)-Stamm und die VOCs Alpha, Beta, verglichen. Gamma, Delta und Omicron BA.1.
Zur Bestimmung der Neutralisationstiter wurden Pseudovirus (PsV)-Neutralisationstests und Sarbecovirus-Neuralisierungstests durchgeführt. Darüber hinaus wurden die molekularen Bindungsmechanismen von mAb 80 untersucht.
Die trispezifische 2-7-10-40-11-11-Molekülabdeckung wurde auf der Grundlage der individuellen und kombinierten RBD-vergrabenen Oberfläche (BSA) der Ab-Spezifitäten bewertet, die durch ihre dreidimensionalen (3D) Strukturen gezeigt werden. Für Zellkulturexperimente wurden humane embryonale Nieren (HEK) 293T-ACE2-Zellen und Vero E6-Zellen verwendet, und Gene, die für humane Apoferritin-Fusionen, Fragment-Antigen-Bindungsregionen (Fabs), fragmentkristallisierbare Regionen (Fcs) und IgGs kodieren, wurden in der exprimiert HEK 293F-Zellen. Die Proteinfraktionen wurden durch Chromatographie gereinigt und eine Durchflusszytometrie (FC)-Analyse wurde durchgeführt.
Ergebnisse
Die Ab-ähnlichen Molekülkerne waren homogen. Die Verbesserungen der Neutralisierungswirksamkeit von MB führten zu einem verbesserten In-vivo-Immunschutz bei Dosen, die 30-mal niedriger waren als die entsprechenden IgGs. MBs neutralisierten wirksam SARS-CoV-2-Varianten durch Nutzung der kombinierten Avidität, und mehrere mAbs konnten zu einem MB-Molekül (mit 62 Kontaktresten) zusammengefasst werden, um andere Sarbecoviren als SARS-CoV-2 zu neutralisieren.
Das Apoferritin-MB-Gerüst ähnelte der menschlichen leichten Kette von Apoferritin. Der Wert der halbmaximalen Hemmkonzentration (IC50) des trispezifischen MB (TMB) betrug 0,0002 μg/ml und war damit 1000-fach höher als beim IgG-Cocktail. Der IgG4-Ab-Cocktail und das TMB waren an murinen und menschlichen FcRn gebunden, jedoch nicht an FcgRs. Der TMB gewährte einen deutlich höheren Schutz (60 % Überleben) als der IgG4-Ab-Cocktail.
Fünf mAbs (80, 52, 80, 11-11, 10-40 und 2-36) zeigten eine Breite von 100 % mit einem IC50-Grenzwert von fünf μg/ml. Bei Verwendung eines IC50-Grenzwerts von 0,01 μg/ml neutralisierten jedoch nur 11-11 und 10-40 zwei VOCs. Im Gegensatz dazu erreichten drei mAb-Spezifitäten (2–7, 80 und 52) bei Verwendung als monospezifische MBs eine Neutralisierungsbreite von 100 % bei Verwendung desselben Cut-off-Werts.
Der mAb 80 hemmte SARS-CoV-2, indem er die Wechselwirkung des Rezeptorbindungsmotivs (RBM) mit ACE2 verhinderte, und die schwere Kette des mAb sowie die T478- und S477-Reste waren hauptsächlich für die Wirt-Virus-Wechselwirkungen verantwortlich. Die Rückstände waren in VOCs mutiert, wodurch die Ab-Bindung verringert wurde, die durch MB erhöht wurde. Ebenso reduzierten Mutationen die VOC-Neutralisierung von SARS-CoV-2 und anderen Sarbecoviren durch die in das trispezifische Molekül eingebauten mAbs 2–7, 10–40 und 11–11, was durch die höhere BSA, die MB abdeckt, wiederhergestellt wurde.
Insgesamt zeigten die Studienergebnisse, dass das trispezifische 2-7-10-40-11-11-MB durch die gezielte Bekämpfung von drei unvollständig überlappenden funktionellen RBD-Epitopen und durch neutralisierende Potenzsteigerungen durch Avidität den Proof-of-Concept für eine breite, belastbare, und starke Pan-Sarbecovirus-Neutralisierung als ein Molekül.
*Wichtiger Hinweis: bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Experten begutachtet werden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, als Leitfaden für die klinische Praxis/gesundheitsbezogenes Verhalten dienen oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.
Referenz:
- Vorläufiger wissenschaftlicher Bericht.
Die Kombination aus Antikörperavidität und Multispezifität bietet Schutz vor SARS-CoV-2 und Widerstandsfähigkeit gegen das Entweichen von Viren. Clare Burn Aschner et al. bioRxiv Preprint 2022, DOI: https://doi.org/10.1101/2022.10.23.513379, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.23.513379v1
