Новое исследование, проведенное учеными из Института иммунологии Ла-Хойи (LJI), дает исследователям руководство по нейтрализации вируса Ласса с использованием трио редких антител, выделенных у выживших после заражения вирусом Ласса.

Вирус Ласса — смертельный вирус, эндемичный для Западной Африки, где он в основном распространяется грызунами. Вирус вызывает лихорадку Ласса, болезнь, которая поражает до 300 000 человек каждый год и обычно начинается с гриппоподобных симптомов, но может привести к тяжелому заболеванию, смерти и длительным симптомам, таким как глухота. Для беременных особенно опасен вирус Ласса: почти 90% заражений во время беременности заканчиваются летальным исходом.

Ученые LJI теперь могут точно показать, как коктейль из трех человеческих антител может блокировать вирусную инфекцию. Эти антитела могут оказаться полезными в предстоящих клинических испытаниях терапии Ласса, и группа LJI планирует использовать свою новую карту поверхностного гликопротеина вируса Ласса для разработки столь необходимой вакцины.

Теперь мы знаем, где действуют эти три терапевтических антитела и как именно они действуют».

Кэтрин Хасти, доктор философии, инструктор LJI и директор Центра обнаружения антител в LJI

Результаты были опубликованы в журнале Science Translational Medicine в качестве статьи для обложки 26 октября 2022 года. Исследование проводилось лабораторией Saphire в LJI, в которую входили инструктор Хаоян Ли, доктор философии, Хасти и профессор Эрика Оллманн Сапфир, доктор философии. , в сотрудничестве с Луисом Бранко, доктором философии, Zalgen Labs LLC.

Сила нейтрализующих антител

В 2017 году Хасти и ее коллеги из Saphire Lab (тогда Scripps Research) опубликовали первые в истории структурные изображения гликопротеина вируса Ласса. Ласса использует гликопротеины для проникновения в клетки-хозяева и инициирования инфекции. Гликопротеиновая структура Хасти дала исследователям представление о том, с чем они столкнулись.

Прорыв Хасти произошел, когда исследователи охотились за редкими человеческими антителами, которые могли бы пробить защиту Лассы. Исследователи надеялись использовать эти нейтрализующие антитела для разработки терапевтических средств или вакцин против лихорадки Ласса.

Эта надежда стала реальностью, когда партнеры по исследованиям в Тулейнском университете и Zalgen Labs LLC выделили многообещающую группу антител, борющихся с Ласса, из крови выживших после лихорадки Ласса. Сотрудники из Медицинского отделения Техасского университета продолжили тестирование коктейля из трех нейтрализующих антител на нечеловеческих приматах. Эта терапия антителами, названная Arevirumab-3, доказала свою 100-процентную эффективность при лечении лихорадки Ласса даже у животных с запущенными стадиями заболевания.

«Это было новаторское открытие, — говорит Сапфир. «Догма заключалась в том, что антитела не будут защищать от вируса Ласса».

Когда пришло время испытать коктейль в клинических испытаниях на людях, исследователи столкнулись с проблемой. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США не было готово начать клинические испытания, пока исследователи не смогли раскрыть механизм, который сделал терапию такой эффективной. Как именно эти нейтрализующие антитела нацелены на гликопротеин вируса Ласса и предотвращают инфекцию?

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователям потребовалась более подробная карта гликопротеина Ласса. Первоначальная структура гликопротеина Хасти потребовала сложной молекулярной инженерии, чтобы обеспечить достаточную стабильность для визуализации. Ее структура дала ученым критический взгляд на гликопротеин Ласса, но не полную картину. Кроме того, некоторые многообещающие терапевтические антитела не могли распознать эту или любую другую версию сконструированного гликопротеина Ласса. Исследователям необходимо было выделить природный гликопротеин-мишень для дальнейшего исследования.

К счастью, у Saphire Lab были инструменты и опыт, чтобы раскрыть эти молекулярные детали. Ли возглавил усилия по производству «нативного» гликопротеина Ласса. Благодаря достижениям в производстве белка и трем годам настойчивости версия гликопротеина Ли стала копией настоящей и могла быть распознана всеми тремя антителами, используемыми в аревирумабе-3. Затем Ли использовал технику криоэлектронной микроскопии с анализом отдельных частиц, чтобы получить изображение нативного гликопротеина вместе с тремя антителами.

SmartyPants, Комплекс для женщин, 180 жевательных таблеток

«Изобретательность и тяжелая работа Хаояна позволили нам увидеть структуры, которые мы не могли видеть раньше». говорит Хасти.

Новая карта целей вируса Ласса

Основываясь на структурах с высоким разрешением и нескольких функциональных анализах, команда точно определила, как три антитела, используемые в Arevirumab-3, нейтрализуют вирус Ласса.

Встречаются нейтрализующие антитела: 8.9F, 12.1F и 37.2D.

Хасти был поражен, увидев, как антитело 8.9F связывается с самой вершиной гликопротеиновой структуры. В этой области гликопротеина три молекулы (называемые протомерами) собираются вместе, образуя «тример», своего рода скрученный трилистник, как описывает его Хасти. Ласса обычно использует эту область гликопротеина для связывания с рецепторами на клетках-хозяевах, но структура Ли показывает, как одиночный 8.9F вскакивает и связывается со всеми тремя протомерами одновременно, чтобы блокировать инфекцию.

«Структура действительно прекрасно иллюстрирует то, как это антитело по существу имитирует рецептор хозяина, чтобы блокировать связывание рецептора гликопротеина», — говорит Хасти. «Это абсолютно великолепное сооружение, которое стоит увидеть».

Между тем, нейтрализующее антитело под названием 12.1F связывается только с одним протомером в трехстороннем тримере. К счастью, у любого терапевта будет много копий 12.1F. Двигаясь командой из трех человек, каждое антитело 12.1F может связываться с протомером, помогая нейтрализовать вирус.

В то же время копии антитела 37.2D нацелены на вирус Ласса путем связывания таким образом, что соседние протомеры закрепляются вместе. Эта активность антител является огромной проблемой для Лассы, поскольку вирусу необходимо открыть свой тример (где протомеры собираются вместе), чтобы заразить клетки-хозяева. Когда на месте происшествия находится 37.2D, его механизм входа заблокирован и не может работать.

«У Лассы есть еще одна хитрость. Он защищает себя толстым слоем человеческих молекул углеводов — подобно волку в овечьей шкуре, — говорит Сапфир. нейтрализовать вирус».

«Результаты заполняют критический пробел в исследованиях вируса Ласса и могут проложить путь к клиническим испытаниям аревирумаба-3». — говорит Бранко, который возглавит команду Zalgen для проведения будущих клинических испытаний.

Навигация по слабым местам Лассы

В этом новом исследовании у исследователей есть руководство по лучшему нацеливанию на три слабые места Ласса (называемые эпитопами). Два из этих критических эпитопов никогда ранее не были картированы.

Фактически, только в этом году Saphire Lab опубликовала три статьи о нейтрализующих антителах против Ласса (включая эту статью). Два других исследования были опубликованы в Cell Reports ( Enriquez et al. Cell Reports 2022 ; PMID: 3561358) и mBio ( buck et al. mBio 2022 ; PMID: 35730904).

«Эта работа теперь предлагает первую в мире полную карту эпитопов, раскрывающую каждую уязвимую мишень гликопротеина Ласса». говорит Сапфир.

«Теперь у нас есть очень четкое представление о поверхности нейтрализующего эпитопа и требованиях, предъявляемых к гликопротеину для любого связывания и распознавания», — добавляет Хасти.

Ли и Хасти используют новую карту гликопротеиновых эпитопов для разработки вакцины. Они надеются, что будущая вакцина может побудить тех, кто находится в группе риска, самостоятельно вырабатывать нейтрализующие антитела.