Продолжающаяся пандемия коронавирусной болезни 2019 (COVID-19), вызванная коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), унесла более 6,5 миллионов жизней во всем мире. Из-за геномных мутаций появилось несколько вариантов SARS-CoV-2, классифицированных как варианты, вызывающие озабоченность (VOC), и варианты, представляющие интерес (VOI). Вариант B.1.1.529 (Omicron) вместе с его подвариантами (BA.4 и BA.5) стал доминирующим штаммом, циркулирующим во всем мире.

Фон

Несмотря на вакцинацию против COVID-19, было зарегистрировано большое количество прорывных инфекций, когда как вакцинированные, так и выздоравливающие от SARS-CoV-2 люди были повторно инфицированы. Прорывные инфекции значительно увеличились, поскольку варианты, связанные с Омикроном, могут уклоняться от иммунной защиты, вызванной вакцинами и естественной инфекцией. Следовательно, существует острая необходимость в эффективных терапевтических вариантах для борьбы с инфекцией, вызванной Омикроном и другими появляющимися вариантами.

В последнее время таргетная иммунотерапия показала себя как потенциальный инструмент против вирусных заболеваний. Основным преимуществом этой терапии является ее двойной эффект, заключающийся в нейтрализации вируса и удалении инфицированных клеток иммунными эффекторными клетками. 

Моноклональные антитела (мАт) используются для лечения детей с респираторно-синцитиальным вирусом. Кроме того, модели на животных продемонстрировали эффективность в нейтрализации моноклональных антител против многих вирусных инфекций, таких как ВИЧ-1, Ласса, Эбола и атипичная пневмония. Во время пандемии COVID-19 было разработано несколько иммунотерапевтических реагентов , таких как этесевимаб, бамланивимаб и сотровимаб, на основе моноклональных антител. Однако сообщалось о сниженной эффективности mAb в отношении варианта Omicron.

Иммуноадгезины представляют собой антителоподобные молекулы и относятся к классу иммунотерапевтических агентов. Эти иммунные молекулы состоят из сконструированного связывающего домена, слитого с Fc-фрагментом антитела. Поскольку зоонозные вирусы имеют тенденцию связываться с ортологическими клеточными рецепторами животного происхождения с более высокой аффинностью по сравнению с рецепторами на поверхности клеток человека, иммуноадгезины можно использовать в качестве превосходных противовирусных средств. Предыдущие исследования показали эффективность Аренацепта, мощного иммуноадгезина, нацеленного на вирусы семейства Arenaviridae. 

Недавнее исследование журнала iScience продемонстрировало эффективность недавно разработанного иммуноадгезина на основе ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) против Omicron и других летучих органических соединений SARS-CoV-2.  

Об исследовании

В этом исследовании была продемонстрирована конструкция мощного иммуноадгезина на основе ACE2, который оставался эффективным против исходного штамма SARS-CoV-2 и ЛОС. Длинный спиральный сегмент ACE2 на N-конце образует наиболее потенциальный сайт распознавания рецептор-связывающего домена (RBD). Основываясь на множественном выравнивании последовательностей более 200 последовательностей ACE2, ученые обнаружили несколько областей, содержащих сайт распознавания SARS-CoV-2, которые не являются консервативными. 

Всего в этом исследовании было отобрано 68 ортологичных генов ACE2. Атомистическое моделирование Rosetta использовалось для оценки стабильности, комплементарности формы и энергии связи RBD. Был сконструирован вариант, содержащий уникальный набор из восьми мутаций, т.е. T27L, D30E, Q42R, E75R, L79Y, N330F, T92R и E375L. Включив эти мутации, ученые разработали новый иммунотерапевтический реагент против SARS-CoV-2 (ACE2mod-Fc) и проанализировали его эффективность против исходного штамма SARS-CoV-2, а также ЛОС.

Описанную выше конструкцию тестировали на двух химерных белках, состоящих из аминокислот 19-615 эктодомена ACE2 человека, слитых с Fc-частью IgG1 человека с выбранными мутациями или без них. ACE2-Fc и недавно разработанный ACE2mod-Fc легко экспрессировались в клетках HEK293F, которые были очищены с помощью аффинной хроматографии с белком-A.

Оценивали ферментативную активность ACE2-Fc и ACE2mod-Fc. Эти два иммуноадгезина были иммобилизованы на сенсорном чипе плазмонного резонанса, и их аффинность связывания была определена с использованием очищенного RBD SARS-CoV-2. 

Результаты исследования

Интересно, что модель связывания 1:1 оказалась подходящей для профиля связывания ACE2mod-Fc с RBD SARS-CoV-2, но не для ACE2-Fc с RBD SARS-CoV-2. Следовательно, была использована более сложная модель гетерогенного лиганда, которая предполагала определенную гетерогенность ACE2-Fc. Возникновение гетерогенности было в основном связано с частичным гликозилированием Asn90 ACE2. Важно отметить, что между ACE2mod-Fc и RBD SARS-CoV-2 наблюдалась более высокая аффинность связывания по сравнению с ACE2-Fc. 

Несмотря на то, что ACE2mod-Fc изначально был разработан для связывания с SARS-CoV-2, он продемонстрировал более высокую способность связывания с SARS-RBD по сравнению с ACE2-Fc. Был проведен анализ нейтрализации псевдовируса , чтобы проанализировать, способна ли повышенная аффинность ACE2mod-Fc транслировать измененные биологические функции. Этот анализ показал, что нейтрализующая способность ACE2mod-Fc была лучше, чем у ACE2-Fc. Кроме того, по сравнению с ACE2-Fc, ACE2mod-Fc проявлял более высокую способность обнаруживать спайковые комплексы.

Выводы

Одним из ограничений этого исследования было то, что оценка недавно разработанного иммуноадгезина на основе ACE2 была основана исключительно на  экспериментах in vitro  . Предыдущие  эксперименты in vivo  продемонстрировали возможность недостаточной эффективности иммуноадгезина, которая могла проявиться из-за различных неожиданных факторов. Следовательно, необходимы дополнительные исследования для подтверждения клинической эффективности недавно разработанного иммуноадгезина. Тем не менее, в настоящем исследовании была выявлена ​​эффективность иммуноадгезина на основе ACE2 против SARS-CoV-2, а также ЛОС, таких как альфа, бета, гамма, дельта и омикрон.