(SARS-CoV-2-Immagine Credit Public Domain).
I ricercatori di Göttingen hanno sviluppato mini-anticorpi che bloccano efficacemente il coronavirus Sars-CoV-2 e le sue nuove pericolose varianti.
Questi cosiddetti nanocorpi legano e neutralizzano il virus fino a 1000 volte meglio dei mini-anticorpi sviluppati in precedenza. Inoltre, gli scienziati hanno ottimizzato i loro mini-anticorpi per la stabilità e la resistenza al calore estremo. Questa combinazione unica li rende agenti promettenti per il trattamento del Covid-19. Poiché i nanocorpi possono essere prodotti a basso costo in grandi quantità, potrebbero soddisfare la domanda globale di terapie contro il Covid-19.
I nuovi nanocorpi sono attualmente in preparazione per gli studi clinici.
Gli anticorpi aiutano il nostro sistema immunitario a respingere gli agenti patogeni. Ad esempio, le molecole si attaccano ai virus e li neutralizzano in modo che non possano più infettare le cellule. Gli anticorpi possono anche essere prodotti industrialmente e somministrati a pazienti acuti. Quindi agiscono come farmaci, alleviando i sintomi e abbreviando il recupero dalla malattia. Questa è una pratica consolidata per il trattamento dell’epatite B e della rabbia. Gli anticorpi sono utilizzati anche per il trattamento dei pazienti COVID-19. Tuttavia, produrre queste molecole su scala industriale è troppo complesso e costoso per soddisfare la domanda mondiale. I nanobodies potrebbero risolvere questo problema.
Gli scienziati dell’Istituto Max Planck per la chimica biofisica di Göttingen (Germania) e del Centro medico universitario di Göttingen hanno ora sviluppato mini-anticorpi (noti anche come anticorpi VHH o nanocorpi) che uniscono tutte le proprietà necessarie per un potente farmaco contro Covid-19. “Per la prima volta, i nanocorpi combinano un’estrema stabilità e un’eccezionale efficacia contro il virus e i suoi mutanti Alpha, Beta, Gamma e Delta”, sottolinea Dirk Görlich , Direttore del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry.
A prima vista, i nuovi nanocorpi difficilmente differiscono dai nanocorpi anti-Sars-CoV-2 sviluppati da altri laboratori. Sono tutti diretti contro una parte cruciale delle proteine spike del coronavirus, il dominio legante il recettore che il virus distribuisce per invadere le cellule ospiti. I nanocorpi bloccano questo dominio di legame e quindi impediscono al virus di infettare le cellule.
“I nostri nanocorpi possono resistere a temperature fino a 95 °C senza perdere la loro funzione o formare aggregati”, spiega Matthias Dobbelstein, Professore e Direttore dell’Istituto di oncologia molecolare del Centro medico universitario di Göttingen. “Per prima cosa, questo ci dice che potrebbero rimanere attivi nel corpo abbastanza a lungo da essere efficaci. Inoltre, i nanocorpi resistenti al calore sono più facili da produrre, elaborare e conservare”.
Nanocorpi singoli, doppi e tripli contro SARS-CoV-2
I mini-anticorpi più semplici sviluppati dal team di Göttingen si legano già fino a 1000 volte più fortemente alla proteina spike rispetto ai nanocorpi precedentemente riportati. Si legano anche molto bene ai domini di legame ai recettori mutati dei ceppi Alpha, Beta, Gamma e Delta. “I nostri singoli nanocorpi sono potenzialmente adatti per l’inalazione e quindi per la neutralizzazione diretta del virus nel tratto respiratorio”, afferma Dobbelstein. “Inoltre, poiché sono molto piccoli, potrebbero facilmente penetrare nei tessuti e impedire al virus di diffondersi ulteriormente nel sito di infezione”.
Due dei nanocorpi di nuova concezione (blu e magenta) si legano al dominio di legame del recettore (verde) della proteina spike del coronavirus (grigio), prevenendo così l’infezione da Sars-CoV-2 e dalle sue varianti. Credito: MPI f. Chimica biofisica/ Thomas Güttler
Una “triade di nanocorpi” migliora ulteriormente il legame: i ricercatori hanno raggruppato tre nanocorpi identici in base alla simmetria della proteina spike, che è composta da tre elementi costitutivi identici con tre domini di legame. “Con la triade dei nanocorpi, uniamo letteralmente le forze: in uno scenario ideale, ciascuno dei tre nanocorpi si attacca a uno dei tre domini di legame”, riferisce Thomas Güttler, uno scienziato del team di Görlich. “Questo crea un legame praticamente irreversibile. I triplo nanocorpi non lasceranno rilasciare la proteina spike e neutralizzano il virus anche fino a 30.000 volte meglio dei singoli nanocorpi”. Un altro vantaggio: la dimensione maggiore della triade di nanobody ritarda presumibilmente l’escrezione renale. Questo li mantiene nel corpo più a lungo e promette un effetto terapeutico più duraturo.
Come terzo progetto, gli scienziati hanno prodotto una combinazione di due nanocorpi che prendono di mira diverse parti del dominio di legame del recettore e insieme possono legare la proteina spike. “Tali tandem di nanocorpi sono estremamente resistenti alle mutazioni del virus e alla conseguente ‘fuga immunitaria’ perché legano fortemente il picco virale”, spiega Metin Aksu, un ricercatore del team di Görlich.
Per tutte le varianti di nanobody – monomeriche, doppie e triple – i ricercatori hanno scoperto che quantità molto piccole sono sufficienti per fermare l’agente patogeno. Se usati come farmaco, i nanocorpi consentirebbe un basso dosaggio e quindi minori effetti collaterali e minori costi di produzione.
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Gli alpaca forniscono progetti per mini-anticorpi contro SARS-CoV-2
“I nostri nanocorpi provengono dagli alpaca e sono più piccoli e più semplici degli anticorpi convenzionali“, afferma Görlich. Per generare i nanocorpi contro Sars-CoV-2, i ricercatori hanno immunizzato tre alpaca – Britta, Nora e Xenia del branco del Max Planck Institute for Biophysical Chemistry – con parti della proteina spike del coronavirus. Gli alpaca hanno quindi prodotto anticorpi e gli scienziati hanno prelevato un piccolo campione di sangue dagli animali. Per gli alpaca, la missione è stata quindi completata, poiché tutti gli ulteriori passaggi sono stati eseguiti con l’aiuto di enzimi, batteri, cosiddetti batteriofagi e lievito. “Il carico complessivo sui nostri animali è molto basso, paragonabile alla vaccinazione e agli esami del sangue nell’uomo”, spiega Görlich.
Non tutti gli anticorpi sono “neutralizzanti”. I ricercatori del gruppo di Dobbelstein hanno quindi determinato se e quanto bene i nanocorpi impediscono ai virus di replicarsi nelle cellule coltivate in laboratorio. “Testando un’ampia gamma di diluizioni di nanobody, scopriamo quale quantità è sufficiente per ottenere questo effetto”, spiega Antje Dickmanns del team di Dobbelstein. Il suo collega Kim Stegmann aggiunge: “Alcuni dei nanocorpi erano davvero impressionanti. Meno di un milionesimo di grammo per litro di terreno di coltura era sufficiente per prevenire completamente l’infezione. Nel caso delle triadi di nanobody, era sufficiente anche un’altra diluizione di venti volte.“
Efficace anche contro le attuali varianti del coronavirus
Nel corso della pandemia di coronavirus, sono emerse nuove varianti del virus che sono diventate rapidamente dominanti. Queste varianti sono spesso più contagiose del ceppo apparso per la prima volta a Wuhan (Cina). La loro proteina spike mutata può anche “sfuggire” alla neutralizzazione da parte di alcuni anticorpi originariamente efficaci di persone infette, guarite o vaccinate. Ciò rende più difficile anche per un sistema immunitario già allenato eliminare il virus. Questo problema riguarda anche gli anticorpi e i nanocorpi terapeutici precedentemente sviluppati.
È qui che i nuovi nanocorpi mostrano il loro pieno potenziale, poiché sono anche efficaci contro le principali varianti di coronavirus che preoccupano. I ricercatori avevano inoculato i loro alpaca con parte della proteina spike del primo virus noto Sars-CoV-2, ma sorprendentemente, il sistema immunitario degli animali ha prodotto anche anticorpi attivi contro le diverse varianti del virus. “Se i nostri nanocorpi si rivelassero inefficaci contro una futura variante, possiamo reimmunizzare gli alpaca. Poiché sono già stati vaccinati contro il virus, produrrebbero molto rapidamente anticorpi contro la nuova variante”, afferma con sicurezza Güttler.
Applicazione terapeutica in vista
Il team di Göttingen sta attualmente preparando i nanocorpi per l’uso terapeutico. Dobbelstein sottolinea: “Vogliamo testare i nanocorpi il prima possibile per un uso sicuro come farmaco in modo che possano essere di beneficio a coloro che sono gravemente malati di Covid-19 e a coloro che non sono stati vaccinati o non possono sviluppare un’immunità efficace. ” Il team è supportato da esperti nel trasferimento tecnologico: Dieter Link ( Max Planck Innovation ), Johannes Bange ( Lead Discovery Center , Dortmund, Germania) e Holm Keller ( kENUP Foundation ). La Fondazione Max Planck fornisce supporto finanziario per il progetto.
Il dominio di legame al recettore di Sars-CoV-2 è noto per essere un buon candidato per un vaccino proteico, ma finora difficile da produrre economicamente su larga scala e in una forma che attivi il sistema immunitario contro il virus. I batteri programmati di conseguenza producono materiale piegato in modo errato. I ricercatori di Göttingen hanno scoperto una soluzione a questo problema: hanno identificato speciali nanocorpi che impongono il corretto ripiegamento nelle cellule batteriche, senza ostruire la parte cruciale di neutralizzazione del dominio che si lega al recettore. Ciò potrebbe consentire vaccini che possono essere prodotti a basso costo, possono essere rapidamente adattati a nuove varianti del virus e possono essere distribuiti con una logistica semplice anche in paesi con poche infrastrutture.
Fonte: MPG
