В этом интервью News-Medical рассказывает д-ру Дэвиду Броуди о его последних исследованиях, связанных с обнаружением производимых ламами нанотел, которые могут помочь в борьбе с коронавирусом.

Что спровоцировало ваше исследование продолжающейся пандемии COVID-19?

Мы неврологи, так что это немного поменяло направление! В течение нескольких лет TJ и я тестировали, как использовать нанотела для улучшения изображений мозга. Когда разразилась пандемия, мы подумали, что такое случается только раз в жизни, и присоединились к борьбе.

Все лаборатории были закрыты в апреле, и мы думали, что лучше будем работать над COVID-19, чем оставаться дома.

<img alt=" Вирус SARS-CoV-2 "height =" 667 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/1/shutterstock_1700617966.jpg "title = «Вирус SARS-CoV-2» width = «1000» />

Связывание вируса SARS-CoV-2 с рецептором ACE2. Изображение предоставлено: Катерина Кон / Shutterstock.com

Что такое «нанотела» и чем они отличаются от обычных антител?

Нанотела получают из особого типа антител, которые естественным образом вырабатываются иммунной системой верблюдов, то есть верблюдов, лам и альпак. Большинство антител состоит из 4 связанных вместе белков: двух тяжелых цепей и двух легких цепей.

Верблюдовые вырабатывают особые антитела, состоящие всего из двух белков: двух тяжелых цепей. Нанотела создаются в лаборатории путем выделения только концов тяжелых цепей, где происходит связывание. В среднем эти белки нанотел составляют примерно десятую часть веса типичного человеческого антитела.

Поскольку нанотела более стабильны, дешевле в производстве и проще в разработке, чем типичные антитела, все больше исследователей, включая нашу группу, используют их для медицинских исследований. Например, несколько лет назад ученые показали, что гуманизированные нанотела могут быть более эффективными при лечении аутоиммунной формы тромботической тромбоцитопенической пурпуры, редкого нарушения свертывания крови блоттингом, чем современные методы лечения.

Одна из замечательных особенностей нанотел заключается в том, что, в отличие от большинства обычных антител, их можно распылять и вдыхать, чтобы покрыть легкие и дыхательные пути. Мы думаем, что это может быть особенно полезно для предотвращения передачи COVID-19 по воздуху.

Не могли бы вы описать, как вы проводили исследования антител COVID-19?

Мы иммунизировали ламу по имени Кормак пять раз в течение 28 дней очищенной версией спайкового белка SARS-CoV-2. Затем мы выделили ДНК, содержащую инструкции по созданию антител из крови Кормака. (Между прочим, Кормак живет на красивой ферме в штате Восточный Вашингтон вместе с несколькими другими ламами. В одной из его вен установлен катетер, чтобы люди могли брать его кровь, не протыкая его иглами).

Вернувшись в лабораторию здесь, в Bethesda, мы протестировали сотни нанотел и обнаружили, что Кормак произвел 13 нанотел, которые могут быть сильными кандидатами. Мы выбрали нанотела, которые могли блокировать прикрепление белка шипа SARS-CoV2 к человеческому рецептору ACE2.

Вирус проникает внутрь человеческого тела, связываясь с рецептором ACE2 на внешней поверхности человеческих клеток, поэтому блокирование этого прикрепления было логичной целью.

Что вы обнаружили?

Мы обнаружили, что одно кандидатное нанотело, названное NIH-CoVnb-112, очень плотно связывается с частью шипового белка SARS-CoV2, ответственной за взаимодействие с рецептором ACE2.

Затем мы показали, что нанотело NIH-CoVnB-112 может быть эффективным для предотвращения инфекций в чашке Петри. Чтобы имитировать вирус COVID-19, наши сотрудники из Северной Каролины генетически мутировали безвредный «псевдовирус», чтобы он мог использовать спайковый белок SARS-CoV-2 для заражения клеток, вырабатывающих человеческий рецептор ACE2. Они обнаружили, что относительно низкие уровни нанотел NIH-CoVnb-112 предотвращают заражение псевдовирусом этих клеток в чашках Петри.

Важно отметить, что как команда мы показали, что нанотела одинаково эффективны в предотвращении инфекций в чашках Петри после распыления через небулайзер, который могут использовать пациенты.

Насколько эффективны эти нанотела в борьбе с коронавирусом?

Мы не знаем, насколько эффективными будут нанотела в борьбе с коронавирусом. Нам предстоит еще много работы, прежде чем мы получим ответы.

Каковы преимущества использования нанотел по сравнению с типичными антителами?

У нанотел много преимуществ.

1. Нанотела очень стабильны. Мы можем хранить их при комнатной температуре в течение длительного времени, они устойчивы к сильной жаре и холоду, и их можно высушить в порошок для хранения, а затем при необходимости разбавить водой. Гораздо сложнее обрабатывать и хранить типичные антитела.
2. Нанотела дешевле в производстве. Их можно вырабатывать в бактериях или дрожжах, что намного проще, чем клетки млекопитающих, используемые для производства обычных антител.
3. Нанотела легче конструировать, чем типичные антитела. Они меньше по размеру и состоят из одного белка вместо двух.
4. Нанотела можно распылять и вдыхать, чтобы покрыть легкие и дыхательные пути. Обычно это не работает для типичных антител.
5. Нанотела обычно не активируют иммунную систему человека. Это может быть преимуществом или недостатком в зависимости от того, хотим мы активировать иммунную систему или нет.

<img alt=" Nanobody "height =" 1000 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/1/shutterstock_102806234.jpg "title =" Nanobody "width =" 1000 " />

Нанотело. Изображение предоставлено: StudioMolekuul / Shutterstock.com

Считаете ли вы, что при дальнейших исследованиях эти нанотела потенциально могут быть использованы для борьбы с пандемией коронавируса?

Мы думаем, что при дальнейших исследованиях нанотела потенциально могут быть использованы для борьбы с пандемией коронавируса несколькими способами:

1. Люди, которые попадают в ситуацию повышенного риска, могут использовать небулайзер дома, чтобы покрыть свои дыхательные пути и легкие защитным слоем нанотел.
2. Люди, которые контактировали с кем-то с COVID-19, могут начать лечить себя дома, чтобы снизить вероятность того, что они заболеют
3. Люди с COVID-19 могут покрывать свои дыхательные пути и легкие нанотелами, чтобы уменьшить передачу активного вируса окружающим. Ожидается, что вирус, к которому прилипли нанотела, будет менее заразным, чем голый вирус.
4. Нанотела можно использовать для распыления на поверхности окружающей среды, обеспечивая покрытие, которое нейтрализует активный вирус, попадающий на поверхности.
5. Нанотела могут использоваться в датчиках окружающей среды для обнаружения вируса в атмосфере, жидкостях или на поверхностях.
6. Нанотела могут быть использованы для изготовления очень недорогих наборов для тестирования, устойчивых при экстремальных температурах.

Каковы следующие шаги вашего исследования?

Выполняется несколько важных следующих шагов:

1. Тестирование нанотел на животных моделях инфекции COVID-19.
2. Расширение производства для создания достаточно высококачественных нанотел для более крупных исследований
3. Проверка, блокируют ли нанотела новые варианты вируса.

Где читатели могут найти дополнительную информацию?

Мы настоятельно рекомендуем всем прочитать оригинал статьи. Для общественности важно понимать данные и хорошо разбираться в этой теме.

По этой причине мы опубликовали его в журнале под названием Scientific Reports, который доступен каждому в мире, имеющему доступ в Интернет, и мы написали его таким образом, который, как мы надеемся, относительно легко понять.

Вот ссылка:
https://www.nature.com/articles/s41598-020-79036-0

Несколько других групп по всему миру также работают над нанотелами.

Вот ссылка на новость прошлой осени:
https://www.nature.com/articles/d41586-020-02965-3

Одна компания в Китае под названием Shanghai Novamab уже увеличила производство своего нанотела.
https://www.researchgate.net/publication/343580508_A_potent_neutralizing_nanobody_against_SARS-CoV-2_with_inhaled_delivery_potential

О докторе Дэвиде Броуди

Дэвид Л. Броуди, доктор медицинских наук, директор Центра нейробиологии и регенеративной медицины (CNRM) и профессор неврологии Университета медицинских наук (USU) в Бетесде, штат Мэриленд. . Он сертифицированный невролог, занимающийся исследованиями и клинической специализацией в области черепно-мозговой травмы (ЧМТ) и нейродегенеративных заболеваний. Его исследования направлены на улучшение результатов лечения пациентов с ЧМТ в армии США. <img alt=" Dr. Дэвид Броуди "height =" 270 "src =" https://d2jx2rerrg6sh3.cloudfront.net/image-handler/picture/2021/1/DrBrody_Bio.jpg "style =" float: right; "title =" Доктор. Дэвид Броуди "width =" 180 "/>

До своей нынешней должности доктор Броуди был профессором неврологии Нормана Дж. Ступпа в Медицинской школе Вашингтонского университета в Сент-Луисе, штат Миссури. Доктор Броуди был также директором Вашингтонского университета в Фонде неврологической помощи Национальной футбольной лиги. Он разработал и проверил передовые технологии визуализации для обнаружения повреждений белого вещества мозга и впервые показал, как прогнозировать неврологическую функцию путем измерения амилоида, аномального белка в мозге. Он также помог обнаружить, что диффузионно-тензорная визуализация, усовершенствованный метод магнитно-резонансной томографии, может выявить повреждения, связанные с взрывом.

Д-р. Броуди ранее возглавлял группу, которая работала в партнерстве с исследователями Министерства обороны США в Региональном медицинском центре Ландштуля в Германии и на двух объектах в Афганистане, оказывая помощь военнослужащим США с ЧМТ

.

В 2011 году он работал консультантом медицинского советника председателя Объединенного комитета начальников штабов. Он отправился в Афганистан по просьбе тогдашнего адмирала Майкла Маллена с «Серой командой», группой гражданских и военных экспертов, оценивающих статус TBI в войсках в зоне боевых действий. Его достижения были отмечены несколькими наградами, в том числе премией за карьерный рост от Национального института неврологических расстройств и инсульта и премией Берроуза Велкома за карьеру в области биомедицинских наук

.

Д-р. Броуди является членом редколлегии журнала Neurotrauma и Acta Neuropathologica и постоянным членом секции исследования острых невральных травм и эпилепсии Национального института здравоохранения. Его клиническая монография под названием «Руководство по лечению сотрясения мозга: практическое руководство» была опубликована издательством Oxford University Press в 2014 г.

Д-р. Броуди получил степень бакалавра искусств. Кандидат биологических наук Стэнфордского университета, а также его доктор медицинских наук. из Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. Он закончил резидентуру по неврологии в Вашингтонском университете в Сент-Луисе.