Przeciwciała to produkowane przez organizm cząsteczki, które chronią go przed szkodliwymi drobnoustrojami. Łączą się np. z wirusami, przeszkadzając im w zakażaniu komórek. W niektórych chorobach, np. zapaleniu wątroby czy wściekliźnie, stosuje się także podawane pacjentom dodatkowe przeciwciała. Produkowanie takich cząsteczek na skalę przemysłową jest trudne i kosztowne.

Inaczej rzecz się ma z nanociałami, które można określić jako „miniaturowe”, proste przeciwciała.

Naukowcy z Instytutu Chemii Biofizycznej im. Maxa Plancka w Getyndze (MPI) stworzyli właśnie nanociała, które ich zdaniem mogą skutecznie radzić sobie z SARS-CoV2. „Po raz pierwszy łączą one w sobie stabilność oraz wyjątkową skuteczność przeciwko mutantom alfa, beta, gamma i delta” - donosi Dirk Görlich z MPI.

„Nasze nanociała mogą przetrwać temperaturę 95 st. C bez utraty funkcji czy tworzenia agregatów. Z jednej strony odporne na ciepło nanociała mogą dłużej przetrwać w organizmie. Z drugiej - są łatwiejsze w produkcji, przetwarzaniu i przechowywaniu” - podkreśla Matthias Dobbelstein, jeden z autorów badania.

Najprostsza wersja wynalazku łączy się z białkiem spike wirusa aż tysiąc razy mocniej, niż wcześniej tworzone nanociała.

Naukowcy nauczyli się jednak łączyć je w potrójne struktury z niebywałym skutkiem. „W triadach z nanociał dosłownie dochodzi do połączenia sił. W idealnej sytuacji każde z trzech nanociał przyłącza się do jednej z domen białka. Powoduje to powstanie praktycznie nierozerwalnego wiązania. Takie potrójne nanociało nie wypuści już białka spike i neutralizuje wirusa aż 30 tys. razy silniej, niż pojedyncze” - wyjaśnia jeden z badaczy, Thomas Güttler.

Taka triada, dzięki większym rozmiarom, jest wolniej usuwana przez nerki, dzięki czemu może dłużej działać.

W kolejnym podejściu niemiecki zespół stworzył tandemy przeciwciał, łączących się z różnymi fragmentami wirusowego białka, dołączającego się do receptorów na komórkach. „Takie tandemy są szczególnie odporne na mutacje wirusa i związanym z nimi uciekaniem układowi odpornościowemu. To dlatego, że łączą się z białkiem spike tak silnie” - tłumaczy współautor wynalazku Metin Aksu.

Wszystkie konfiguracje, jak się okazało silnie działają już przy niewielkich stężeniach. To oznacza, że jeśli powstanie z nich lek, będzie można go stosować w niewielkich dawkach. To z kolei wiąże się z mniejszymi skutkami ubocznymi i kosztami. Jednocześnie - zdaniem badaczy - nanociała nadają się do tego, aby podawać je w postaci inhalacji, dzięki czemu od razu mogłyby działać w układzie oddechowym.

Dzięki niewielkim rozmiarom łatwo wnikają do tkanek.

Do stworzenia nanociał naukowcy wykorzystali alpaki. Trzem osobnikom - o imionach Britta, Nora i Xenia - wstrzyknęli fragmenty wirusowego białka spike. Zwierzęta wyprodukowały przeciwciała pobrane potem przez badaczy. Potem, w laboratorium, z całej puli cząsteczek naukowcy wyizolowali skuteczne nanociała. Jeśli pojawi się wariant wirusa, na który nowe przeciwciała nie będą działały, zdaniem badaczy alpaki z łatwością wytworzą skuteczne cząsteczki.

Teraz naukowcy przygotowują nanociała do użytku terapeutycznego. „Chcemy, aby jak najszybciej powstał z nich bezpieczny lek, pomagający ludziom ciężko chorym na Covid-19 i tym, którzy nie zostali szczepieni lub nie mogą zbudować odporności.

Nanociała można też prawdopodobnie wykorzystać do produkcji szczepionek.

Podejmowane są próby tworzenia odpowiednich z białek w bakteriach, które jednak wytwarzają niewłaściwą ich formę. Jak się okazało, niektóre nanociała sprawiają, że produkowane przez bakterie białko ma prawidłową postać. Może to pozwolić na szybkie tworzenie niedrogich szczepionek przeciw nowym mutantom wirusa, do tego takich, które będzie można z łatwością transportować i przechowywać - uważają naukowcy. „Fakt, że nanociała pomagają w formowaniu białka nie był wcześniej znany i jest ekstremalnie interesujący pod względem badań nad zastosowaniami farmaceutycznymi” - podkreśla prof. Görlich.

Więcej informacji na stronie https://www.embopress.org/doi/abs/10.15252/embj.2021107985 (PAP)

Marek Matacz

mat/ zan/