Forskare vid Sandia har skapat en plattform för att upptäcka, designa och konstruera nya antikroppsmotåtgärder för nya virus. Denna nya process för screening av nanokroppar som "neutraliserar" eller inaktiverar viruset representerar ett snabbare och mer effektivt tillvägagångssätt för att utveckla nanokroppsterapier som förebygger eller behandlar virusinfektion.

Traditionellt används för att behandla en mängd olika tillstånd, inklusive cancer och autoimmuna och inflammatoriska sjukdomar, nanokroppar är mindre komponenter i konventionella antikroppar – en viktig del av kroppens immunsystem som försvarar sig mot sjukdomsframkallande virus eller bakterier.

Efter att ha screenat ett stort, mångsidigt bibliotek av syntetiska nanokroppar, identifierade Sandia-forskare och utvärderade flera potenta nanokroppar som kan skydda mot COVID-19. Forskarna siktar nu på att replikera denna metod för att försvara sig mot nuvarande och framtida biologiska hot.

"Coronaviruspandemin har uppenbart behovet av ett brett utbud av förebyggande och terapeutiska strategier för att kontrollera sjukdomar associerade med nya virus", säger Craig Tewell, chef för Sandias kemiska, biologiska, radiologiska och nukleära försvars- och energiteknikcenter.

Med en rik historia av bioförsvarsforskning hjälper Sandia till att skydda nationen och världen från hot från bioterrorism och naturligt förekommande sjukdomar, sa Craig.

"Med en djup förståelse för hur infektionssjukdomar utvecklas och sprids, såväl som hur immunsystemet försvarar sig från infektion," sa Craig, "våra forskare är i en unik position för att främja skapandet av ett brett utbud av sjukdomsbekämpande verktyg, inklusive nanokroppar."

Virologen Brooke Harmon leder Sandias nanobody-forskning, ett nytt och växande område inom biovetenskap.

"Vacciner är mycket bra på att förebygga infektion, men de kan ta lång tid att utvecklas och gå igenom regleringsprocessen," sa Brooke. "Vi såg ett kritiskt behov av att skapa effektiva terapier som snabbt kan utvecklas och distribueras."

När proteinsekvensen, eller genetisk kodning, för ett virus har identifierats, har Sandia-forskare visat att de kan producera en nanokroppsbaserad motåtgärd inom 90 dagar. Metoden har ännu inte testats på människor. Att påskynda upptäckten av neutraliserande antikroppar kan minska effekten av framtida virusutbrott.

"I nuvarande praxis förlitar virologer sig på patienternas blodprover för att bygga ett antikroppsbibliotek som vi sedan kan screena för potentiella behandlingar. Det betyder att vi måste vänta, antingen på att människor blir infekterade eller på att de som vaccineras ska bygga upp ett immunsvar. " sa Brooke. "Sandias nya metod är mer framåtsträvande. Eftersom vi redan har byggt ett mycket mångsidigt, proprietärt bibliotek, kan vi börja screena efter extremt potenta neutraliserande nanokroppar så snart den genetiska kodningen av ett virus har identifierats."

Nanokroppars olika egenskaper

Neutralisering av nanokroppar representerar en attraktiv strategi, sa Brooke, på grund av deras förmåga att arbeta effektivt mot en hel familj av virus eller varianter.

"Vi kan dra fördel av det faktum att virusfamiljer tenderar att interagera med immunsvar på samma sätt," sa Brooke. "Detta gör att våra behandlingar snabbt kan anpassas till alla varianter av ett virus."

Nanokroppar är modulära, vilket innebär att de kan kombineras med andra nanokroppar för att öka deras förmåga att binda till viruset eller rikta sig mot specifika vävnader. Nanokroppar kan också produceras som mindre versioner av konventionella antikroppar med förmågan att aktivera immunsvaret.

Dessutom, på grund av den lilla storleken på nanokropparna, kan de släppas ut i blodet och penetrera vävnader mer grundligt än konventionella antikroppar. Nanobody-terapier kan också rikta in sig direkt på en infektionsplats, vilket minskar den dos som behövs och ökar effektiviteten.

Nanokroppar kan också administreras via aerosol, så att de kan ges till en patient oralt eller i inhalerbar form. Konventionella antikroppsbehandlingar är mindre mångsidiga och måste endast ges genom injektion.

"Alla dessa egenskaper och egenskaper hos nanokroppar gör nanokroppsterapier mer effektiva än nuvarande lösningar. Dessa behandlingar är också enklare och billigare att tillverka", sa Brooke, "gör Sandias metod för att utveckla och karakterisera nya neutraliserande antikroppar till ett ovärderligt tillägg till verktygsuppsättningen för att bekämpa covid-19-pandemin och framtida hälsokriser." + Utforska vidare

Miniatyr lamaantikroppar kan hjälpa till att bekämpa SARS-CoV-2-varianter