Nano-antikroppar från alpacka neutraliserar sars-cov-2-varianter

– Med hjälp av avancerad teknologi lyckades vi identifiera en panel av nano-antikroppar som på ett väldigt effektivt sätt neutraliserade flera varianter av sars-cov-2, säger Gerald McInerney, professor vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi på Karolinska Institutet och delad senior författare till studierna.

Trots tillgången till vaccin och antivirala läkemedel kvarstår behovet av effektiva behandlingar mot allvarlig covid-19-infektion. Nano-antikroppar – som är fragment av antikroppar som förekommer naturligt i kameldjur och kan anpassas för användning i människor – är lovande terapeutiska kandidater som har flera fördelar över vanliga antikroppar. Till exempel har de gynnsamma biokemiska egenskaper och är lätta att producera kostnadseffektivt i stor skala.

I de nu publicerade studierna identifierade forskargrupperna i Gerald McInerney och Ben Murrells labb flera potenta nano-antikroppar härstammande från en alpacka som immuniserats med sars-cov-2 antigener.

Minskade mängden sars-cov-2

I den första rapporten i Nature Communications beskrivs en enskild nano-antikropp, Fu2 (uppkallad efter alpackan Funny), som kraftigt minskade mängden sars-cov-2 i cellkulturer och möss.

Med hjälp av kryoelektronmikroskopi såg forskarna att Fu2 naturligt binder till två olika delar av virusets spikprotein och därigenom blockerar virusets’ förmåga att ta sig in i värdcellen. Denna del av studien genomfördes i samarbete med Hrishikesh Das och Martin Hällberg vid institutionen för cell- och molekylärbiologi.

Forskarna grävde därefter djupare i alpackans uppsättning av nano-antikroppar genom att kombinera en rad avancerade laboratorietekniker och beräkningsmodeller, vilket resulterade i ett bibliotek av nano-antikroppar beskrivna i detalj.

Resultaten, presenterade i Science Advances, avslöjade ytterligare nano-antikroppar som i cellkulturer och möss effektivt korsneutraliserade både ursprungs- och betavarianten av sars-cov-2 och även neutraliserade det mer avlägset besläktade sars-cov-1-viruset.

Lovande terapeutiska kandidater

– Dessa nano-antikroppar representerar lovande terapeutiska kandidater mot flera sars-cov-2-varianter, säger forskaren och försteförfattaren Leo Hanke, som etablerade nano-antikroppstekniken i McInerneys forskargrupp.

Samma metoder används nu för att identifiera vilka nano-antikroppar från bibliotekets uppsättning som har störst potential att neutralisera omikron, den för närvarande dominerande sars-cov-2-varianten.

– När de väl är etablerade kan dessa bibliotek utökas och användas för att söka efter nano-antikroppar som neutraliserar nya varianter, säger Ben Murrell, biträdande lektor vid institutionen för mikrobiologi, tumör- och cellbiologi och delad senior författare till studierna.

Forskningen finansierades av David och Astrid Hageléns stiftelse, Stiftelsen Clas Groschinskys Minnesfond, Jonas Söderquists stipendiestiftelse, EU:s Horizon 2020 forsknings- och innovationsprogram, Vetenskapsrådet, Knut och Alice Wallenbergs stiftelse och Europeiska investeringsbanken.

Publikationer

“A bispecific monomeric nanobody induces spike trimer dimers and suppresses SARS-CoV-2 in vivo,” Leo Hanke*, Hrishikesh Das*, Daniel J. Sheward, Laura  Perez Vidakovics, Egon Urgard, Ainhoa Moliner-Morro, Vivien Karl, Alec Pankow, Changil Kim, Natalie L Smith, Bartlomiej Porebski, Oscar Fernandez-Capetillo, Erdinc Sezgin, Gabriel K Pedersen, Jonathan Coquet, B. Martin Hällberg, Ben Murrell# och Gerald M. McInerney#, *,# likvärdigt bidrag. Nature Communications, online 10 januari, 2022, doi: 10.1038/s41467-021-27610-z

“Multivariate mining of an alpaca immune repertoire identifies potent cross-neutralizing SARS-CoV-2 nanobodies,” Leo Hanke*, Daniel J. Sheward*, Alec Pankow, Laura Perez Vidakovics, Vivien Karl, Changil Kim, Egon Urgard, Natalie L. Smith, Juan Astorga-Wells, Simon Ekström, Jonathan M. Coquet, Gerald M. McInerney# och Ben Murrell#, *,# likvärdigt bidrag, Science Advances, online 25 mars, 2022, doi: 10.1126/sciadv.abm0220