Australiska forskare har identifierat neutraliserande nanokroppar som blockerar SARS-CoV-2-viruset från att komma in i celler i prekliniska modeller.

Upptäckten banar väg för ytterligare undersökningar av nanokroppsbaserade behandlingar för covid-19.

Publicerad i PNAS , forskningen är en del av en konsortiumledd satsning, sammanföra expertis från australiska akademiska ledare inom infektionssjukdomar och antikroppsterapi vid WEHI, Doherty-institutet och Kirby-institutet.

Använder alpacka "nanobodies" för att blockera COVID-19-infektion

Antikroppar är viktiga infektionsbekämpande proteiner i vårt immunförsvar. En viktig aspekt av antikroppar är att de binder tätt och specifikt till ett annat protein.

Antikroppsbaserade terapier, eller biologiska läkemedel, utnyttja denna egenskap hos antikroppar, gör det möjligt för dem att binda till ett protein som är involverat i sjukdomar.

Nanokroppar är unika antikroppar - små immunproteiner - som produceras naturligt av alpackor som svar på infektion.

Som en del av forskningen, en grupp alpackor i regionala Victoria immuniserades med en syntetisk, icke-infektiös del av SARS-CoV-2 "spike"-proteinet för att göra det möjligt för dem att generera nanokroppar mot SARS-CoV-2-viruset.

Docent Wai-Hong Tham, som ledde forskningen, sa att etableringen av en nanobody-plattform vid WEHI möjliggjorde ett smidigt svar för utvecklingen av antikroppsbaserade terapier mot COVID-19.

"Det syntetiska spikproteinet är inte smittsamt och orsakar inte alpackorna att utveckla sjukdomar - men det tillåter alpackorna att utveckla nanokroppar, " Hon sa.

"Vi kan sedan extrahera gensekvenserna som kodar för nanokropparna och använda dessa för att producera miljontals typer av nanokroppar i laboratoriet, och välj sedan de som bäst binder till spikeproteinet."

Docent Tham sa att de ledande nanokropparna som blockerar virusinträde sedan kombinerades till en "nanokroppscocktail."

"Genom att kombinera de två ledande nanokropparna i denna nanobody-cocktail, vi kunde testa dess effektivitet när det gäller att blockera SARS-CoV-2 från att komma in i celler och minska virusbelastningen i prekliniska modeller, " Hon sa.

Kartläggning av bindning av nanokroppar

ANSTOs australiska synkrotron och Monash Ramaciotti Center for Cryo-Electron Microscopy var kritiska resurser i projektet, vilket gör det möjligt för forskargruppen att kartlägga hur nanokropparna band till spikeproteinet och hur detta påverkade virusets förmåga att binda till sin mänskliga receptor.

Hariprasad Venugopal, Senior mikroskopist från Monash Ramaciotti Center for Cryo-Electron Microscopy, sade att studien belyste vikten av öppen tillgång till avancerade Cryo-EM-anläggningar.

"Vi kunde direkt avbilda och kartlägga den neutraliserande interaktionen av nanokropparna med spikproteinet med hjälp av Cryo-EM i nära atomär upplösning, " sa Mr Venugopal.

"Cryo-EM har varit ett viktigt verktyg för upptäckt av läkemedel i det globala svaret på covid-19-pandemin."

Genom att kartlägga nanokropparna, forskargruppen kunde identifiera en nanokropp som kände igen SARS-CoV-2-viruset, inklusive framväxande globala varianter av oro. Nanobody var också effektiv mot det ursprungliga SARS-viruset (SARS-CoV), vilket indikerar att det kan ge korsskydd mot dessa två globalt betydelsefulla mänskliga coronavirus.

"I kölvattnet av covid-19, det diskuteras mycket om pandemiberedskap. Nanokroppar som kan binda till andra mänskliga beta-coronavirus – inklusive SARS-CoV-2, SARS-CoV och MERS – kan visa sig effektiva mot framtida coronavirus också, " sa docent Tham.