В течение более 20 лет ученые пытались — с переменным успехом — внедрить антитела в новые методы лечения бактериальных и вирусных инфекций. Теперь же одна группа ученых предложила совершенно новый подход: они предложили соединять крошечные антитела из крови ламы с помощью своего рода бактериального суперклея. Эти сцепленные между собой антитела защищают мышей от двух опасных вирусов, а также способны подавлять другие патогенные микроорганизмы.
В своей новой работе ученым удалось «обойти множество препятствий», которые мешали успеху прежних исследований, о чем рассказала белковый инженер Дженнифер Мейнард (Jennifer Maynard) из Техасского университета в Остине. «Я думаю, что это станет технологией широкого применения, которую можно будет эффективно использовать для лечения инфекционных заболеваний и рака».
Антитела лечат целый ряд заболеваний, включая онкологические и аутоиммунные заболевания. Некоторые рекомбинированные антитела уже были одобрены в качестве метода лечения инфекционных заболеваний, однако производить функционирующие антитела сложно по нескольким причинам. Процесс внесения генетических изменений в клетки для производства антител может оказаться очень проблематичным, и искусственно созданные молекулы могут не принять правильную форму, чтобы затем выполнять свою функцию. Потенциальная альтернатива — это миниатюрные антитела, взятые из иммунных клеток лам, верблюдов и акул, размер которых примерно в два раза меньше размера стандартных антител. Производить эти крошечные белки можно будет быстрее и дешевле, чем их более крупные аналоги, и они всегда принимают правильную форму.
Вместе со своими коллегами молекулярный биолог Пол Вихгерс Шройр (Paul Wichgers Schreur) из биоветеринарной исследовательской лаборатории захотел выяснить, могут ли эти миниатюрные антитела обеспечить защиту от буниавирусов — группы вирусов, которые, как предупреждает Всемирная организация здравоохранения, могут вызывать эпидемии в будущем. Ученые проверили эффективность этих антител в борьбе с двумя такими вирусам. Лихорадка долины Рифт в основном поражает домашний скот в странах Африки и Средней Азии, однако время от времени ей заражаются и люди. Вирус Шмалленберг, открытый в Германии в 2011 году, не вызывает болезнь у людей, но у овец и коз он провоцирует невынашивание и тяжелые врожденные патологии.
Сначала ученые ввели ламам один из этих двух вирусов, а затем выделили из крови животных иммунные клетки, которые продуцируют антитела. Результаты исследования показали, что иммунные клетки лам начали вырабатывать более 70 разновидностей крошечных антител, которые распознавали и прицеплялись к белкам этих двух вирусов.
Чтобы определить, насколько эффективными были эти миниатюрные антитела, ученые проверили, могут ли эти молекулы остановить вирусы, способные поражать клетки почек обезьян. Разрозненные антитела показали низкую эффективность, поэтому ученые решили их смешать. Именно в этот момент они воспользовались бактериальным суперклеем, который состоит из двух типов фрагментов белка бактерии Streptococcus pyogenes. Когда фрагменты разных типов встречаются, они склеиваются друг с другом. Если эти фрагменты связаны с другими молекулами, то эти молекулы тоже склеиваются. С помощью этого суперклея ученым удалось связать два или три антитела ламы, которые затем вместе атаковали на вирус. Вихгерс Шройр и его коллеги обнаружили, что сцепленные между собой антитела демонстрируют гораздо более высокую эффективность в борьбе с вирусами, нежели разрозненные антитела.
Затем ученые проверили склеенные бактериальным клеем антитела на мышах, которым предварительно ввели смертельные дозы одного из двух упомянутых выше вирусов. Все мыши, зараженные вирусом долины Рифт и не получившие никакого лечения, погибли в течение трех дней, однако более 20% грызунов, которые получили дозу сцепленных между собой антител, остались живы спустя 10 дней. Этот метод лечения показал эффективность и в лечении вируса Шмалленберг: одна комбинация антител спасла всех мышей, которым ее ввели, тогда как все мыши из контрольной группы погибли в течение пяти дней. Об этом ученые написали в своей статье, опубликованной в eLife.
По словам Вихгерса Шройра, результаты их исследования доказывают, что подход, предполагающий использование крошечных антител, «возможен и несет в себе новые возможности для оптимизации». Ученым все еще нужно ответить на несколько вопросов, прежде чем они смогут начать испытывать этот подход на людях, — к примеру, смогут ли они производить достаточное количество сцепленных между собой антител. По словам Вихгерса Шройра, этот подход может продемонстрировать свою эффективность и в лечении других типов вирусов, однако, вероятнее всего, ученые не успеют доработать его, чтобы его можно было использовать для борьбы с текущей пандемией.