Identifizierung eines SARS-CoV-2-neutralisierenden humanen monoklonalen Antikörpers mit einer bemerkenswerten Breitspektrum-Neutralisierungs- und -Schutzwirkung

In einer kürzlich veröffentlichten Studie in der Wissenschaft Immunologie, Forscher identifizierten einen humanen monoklonalen Antikörper (mAb), 87G7, mit in-vitro neutralisierende Aktivität gegen mehrere besorgniserregende Varianten (VOCs) des Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) mit schwerem akutem respiratorischem Syndrom, einschließlich Alpha, Beta, Gamma, Delta und Omicron.

Studien: Ein ACE2-blockierender Antikörper verleiht eine breite Neutralisierung und Schutz gegen Omicron und andere besorgniserregende SARS-CoV-2-Varianten. Bildnachweis: MattLphotography / Shutterstock

Die Entwicklung von SARS-CoV-2 auf antigener Ebene stellt die Entwicklung klinischer mAbs zur Prävention und Behandlung der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) weiterhin vor Herausforderungen.

Im klinischen Umfeld bleibt das Neutralisationspotential eines Anti-SARS-CoV-2-mAb das erste Auswahlkriterium. Die nächste wichtige Überlegung ist jedoch das Potenzial des mAb zur Kreuzneutralisierung von SARS-CoV-2-Varianten, indem er auf hochkonservierte Stellen auf dem Spike (S)-Protein abzielt, um das Risiko der Immunumgehung durch künftig auftretende Varianten zu verringern.

Über das Studium

In der vorliegenden Studie untersuchten die Forscher das Antikörperrepertoire von H2L2-transgenen Mäusen nach der Impfung mit der SARS-CoV-2-S-Ektodomäne. Diese Mäuse trugen chimäre Immunglobulin (IgG)-Gene mit humanen variablen schweren und leichten Ketten und einer murinen konstanten Region.

Das Team untersuchte die neutralisierende Aktivität von Hybridomüberständen gegen das SARS-CoV-2-S-Pseudovirus, das die S E484K-Mutation trägt. Es ist bemerkenswert, dass die Mutation in diesem Rest bei VOCs mit Immun-Escape-Potenzial variiert.

Das Team bewertete die Interferenz von Antikörpern mit der S-vermittelten Rezeptorbindungsaktivität, um den Neutralisierungsmechanismus von Antikörpern gegen SARS-CoV-2 und seine VOCs zu verstehen. Darüber hinaus verwendeten sie für ihre Experimente Enzyme-linked Immunosorbent Assay (ELISA), Biolayer-Interferometrie (BLI), Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) und ortsgerichtete Mutagenese.

Die Forscher verwendeten Mäuse und syrische Hamster (Kleintiere), um die antikörpervermittelte Schutzwirkung gegen Herausforderungen mit SARS-CoV-2 und seinen VOCs zu bewerten. Nach der Euthanasie quantifizierte das Team das infektiöse Virus in Lungen- und Nasengewebe auf kultivierten Zellen. Darüber hinaus verwendeten sie die Immunhistochemie, um virale Antigene zu untersuchen, und bewerteten die Pathologie in Geweben der Lunge und der Nasenmuschel mithilfe der Histologie.

Studienergebnisse

Der mAb, 87G7, neutralisierte den Wuhan-Hu-1 S-vermittelten Zelleintritt mit einer halben maximalen inhibitorischen Konzentration (IC50) von 5,4 ng/ml. Darüber hinaus blockierte es mehrere Pseudoviren, die S-Proteine ​​der Beta-, Alpha-, Delta- und Omicron-Untervariante BA.1 mit IC enthielten50 Werte zwischen 1,4 bis 5,1 ng / ml.

Umgekehrt verlor REGN10987 die Neutralisationskraft gegenüber Omicron, während AS REGN10933 einen 20-fachen und 350-fachen Verlust an IC zeigte50 gegen Beta bzw. Omicron. Im Live-Virus-Neutralisationsassay verlor REGN10933 vollständig seine Neutralisationsaktivität gegen die Subvariante Omicron BA.1. Im Gegensatz dazu neutralisierte 87G7 Alpha, Beta, Gamma, Delta und Omicron, Untervarianten BA.1 und BA.2 VOCs mit IC50 Werte im Bereich von 3,1 bis 12,5 ng / ml. Zusätzlich neutralisierte 87G7 Lambda- und Mu-Varianten mit IC50 von 1,2 bzw. 4,8 ng/ml.

ELISA zeigte, dass 87G7 an die S-Rezeptorbindungsdomäne (RBD) gebunden war, und BLI-Daten zeigten, dass 87G7 eine bivalente Bindung an das S-Trimer zeigte. Es zeigte eine starke Affinität zur monomeren S1- und trimeren S-Ektodomäne. Ähnlich wie REGN10933 blockierte 87G7 die Bindung des rekombinanten S-Trimers an das Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2), was sein Neutralisierungspotenzial bestätigt.

Die dreidimensionale (3D) Klassifizierung der Daten ergab, dass die S-Ectodomäne strukturell alle drei RBDs in der offenen Konformation aufwies, wobei das 87G7-Fab-Fragment an den konvexen Typ des Rezeptorbindungsgrats (RBR) gebunden war. Darüber hinaus überlappte das 87G7-Epitop mit der ACE2-Bindungsstelle, wodurch eine Rezeptorbindung durch sterische Hinderung verhindert wurde.

Die Ergebnisse der Standortmutagenese zeigten, dass die F486A-Mutation die Bindung von REGN10933 blockierte, während sie die Neutralisierungskraft von REGN10987 nicht veränderte. Umgekehrt verringerte es die 87G7- und S-Bindung stark, wie in einem ELISA beobachtet wurde.

Zunächst injizierten die Forscher K18-hACE2-transgenen Mäusen intraperitoneal 87G7 (10 mg/kg Körpergewicht) oder IgG1-Isotypkontrolle. Als nächstes forderten sie diese Tiere mit 10 heraus5 PFU von SARS-CoV-2 D614G-Stamm oder Alpha-, Beta-, Gamma- oder Delta-VOCs, 16 Stunden später.

Mit 87G7 behandelte Tiere blieben während der SARS-CoV-2-Challenge vor Gewichtsverlust geschützt. Im Vergleich zu mit Isotyp-Kontrolle behandelten Tieren zeigten sie am fünften Tag nach der viralen Provokation reduzierte Lungenantigenspiegel. Darüber hinaus verringerte sich das lebende Virus in Lungenhomogenaten um ein bis drei Größenordnungen im Vergleich zu Mäusen, die die Antikörperkontrolle erhielten.

Die intraperitoneale Injektion von 87G7 am Tag 1 nach nasaler Provokation mit D614G reduzierte den Gewichtsverlust um bis zu 13 % im Vergleich zu 22 % in der Kontrollgruppe, die Lungenantigenspiegel und die infektiösen SARS-CoV-2-Titer in der Lunge um zwei Größenordnungen im Vergleich zu IgG1-Isotyp-behandelte Mäuse.

Insgesamt unterstrichen die Studiendaten die prophylaktische und therapeutische Wirksamkeit von 87G7 gegen die SARS-CoV-2-Challenge und vier VOCs bei Mäusen. Darüber hinaus führte die prophylaktische Behandlung mit 87G7 zu einer wesentlichen Verringerung der Antigenexpression in der Nasenhöhle und Lunge von Syrischen Hamstern.

Schlussfolgerungen

Die aktuellen Studienergebnisse könnten bei der Entwicklung nachhaltiger mAb-Strategien gegen COVID-19 helfen, indem Kombinationen von breit neutralisierenden klinischen mAbs verwendet werden, die die antigene Diversität von SARS-CoV-2 robuster bekämpfen. Am wichtigsten ist, dass die Studie 87G7-mAb von potenziellem Wert für die Behandlung von Personen identifizierte, die als Reaktion auf eine Impfung oder Infektion keine endogenen Antikörper bilden können.

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