Forscher des McLellen Lab in Austin, Texas, entwickeln eine mögliche Behandlung für das SARS-CoV-2-Virus auf der Grundlage von in Lamas gefundenen Antikörpern. Die Antikörper können verwendet werden, um spezialisierte „Spike-Proteine“ auf der Oberfläche des SARS-CoV-2-Virus anzugreifen und zu verhindern, dass es in menschliche Zellen eindringt.
Wir sprachen mit Daniel Wrapp, einem Doktoranden im McLellan Lab.
Was ist ein Spike-Protein und welche Funktion hat es?
Ein Spike-Protein ist ein Protein, das die Oberfläche eines Coronavirus ziert. Es dient dazu, dieses Virus an eine Wirtszelle zu binden, indem es an einen Rezeptor bindet. Sobald es angebracht ist, verschmilzt es die Virusmembran mit der Wirtszellmembran, sodass das Virus in die Wirtszelle eindringen und den Replikationsprozess beginnen kann.
Das Spike-Protein ist die Hauptmaschine, mit der das Virus in unsere Zellen eindringt. Wenn der Spike also nicht richtig auf der Oberfläche eines Virus funktioniert, wird das Virus neutralisiert und ist nicht infektiös.
Warum haben Sie sich bei Ihrer Arbeit auf Lamas konzentriert?
Kameliden, eine Familie, zu der Kamele, Lamas, Alpakas und ein paar andere Tiere gehören, produzieren diese spezielle Klasse kleiner Antikörper, die manchmal als Nanokörper bezeichnet werden.
Sie sind etwa halb so groß wie die herkömmlichen Antikörper, die Sie oder ich produzieren würden, und aufgrund dieser geringen Größe haben sie eine verbesserte Stabilität und können auch an kleine Spalten oder Taschen binden, die größere Antikörper sonst nicht hätten binden kann.
Ihre Arbeit begann zunächst mit der Betrachtung von SARS-CoV-1.
Wir haben damit 2016 begonnen, also lange vor dem Ausbruch der aktuellen Pandemie, und wir haben ein Lama mit diesen Spike-Proteinen aus dem MERS-Coronavirus und dem SARS-CoV-1-Coronavirus immunisiert.
Wir haben diese Ergebnisse tatsächlich in einem Manuskript niedergeschrieben, das wir einreichen sollten, als die Pandemie ausbrach. Also haben wir uns die Genomsequenz angesehen, die von der chinesischen CDC veröffentlicht wurde, und wir haben sie mit der Sequenz des SARS-CoV-1-Spike-Proteins verglichen.
Aufgrund unserer Forschung wussten wir, dass die Stelle, an die dieser Antikörper gebunden war, zwischen den beiden Viren gut konserviert war. Also haben wir uns die Zeit genommen, eine Bindung unseres Antikörpers an den SARS-CoV-2-Spike tatsächlich zu testen, und wir haben festgestellt, dass er mit ziemlich hoher Affinität gebunden hat.
Dann haben wir einige Studien in Zellkultur durchgeführt, um zu zeigen, dass dieser Antikörper auch eine Infektion durch SARS-CoV-2 verhindert. Außerdem war unser Labor das erste, das die atomare Struktur des SARS-CoV-2-Spike-Proteins herstellte, die in Science veröffentlicht wurde Anfang Februar.
Wir hatten also alle diese Reagenzien bereits aus unseren vorherigen Experimenten vorbereitet und wir hatten den Antikörper. Es war für uns ein Kinderspiel, die Bindung zu testen.
Haben Sie mit präklinischen Studien begonnen?
Ja, das haben wir. Wir führen diese Arbeit in Zusammenarbeit mit einigen Forschern der Universität Gent in Belgien durch, und sie haben mit vorklinischen Studien begonnen, die an Hamstern durchgeführt werden.
Welche Fortschritte haben sie gemacht?
Wir haben die Hamster noch nicht herausgefordert, weil es so viele Schwierigkeiten gibt, die mit der biologischen Sicherheit der Infektion von Tieren mit lebenden Viren verbunden sind.
Aber sie bewegen sich so schnell sie können, um es in Hamster zu bringen und dann, wenn bei Hamstern alles gut geht, organisieren sie Versuche mit nichtmenschlichen Primaten, damit wir hoffentlich schließlich zu Menschen übergehen können.
Welche Art von Zeitrahmen würde man sich also im besten Fall ansehen?
Wir hoffen auf etwa ein Jahr, bis wir ein zugelassenes Produkt haben, das Menschen zur Behandlung verabreicht werden kann.
Wie würden wir diese Antikörperbehandlung einem menschlichen Patienten verabreichen?
Es würde ähnlich wie jede andere herkömmliche Antikörperbehandlung durch Injektion verabreicht werden. Wirklich, das Schöne an einer Antikörperbehandlung im Gegensatz zu einem Impfstoff ist, dass man sie Menschen verabreichen könnte, die bereits infiziert sind, und sie würde schnell beginnen, die Krankheitslast zu verringern und hoffentlich die Schwere der Symptome zu verringern.
Können Sie den Unterschied zwischen einer Antikörperbehandlung und einem Impfstoff erklären?
Ein Impfstoff muss wahrscheinlich etwa zwei Monate vor dem Kontakt mit dem Infektionserreger verabreicht werden, um wirksam zu sein. Das liegt daran, dass Sie dem menschlichen Immunsystem etwas präsentieren möchten, das wie ein Krankheitserreger aussieht, damit es seine eigenen Antikörper bilden und Infektionen abwehren kann, falls es jemals mit diesem Krankheitserreger-Infektionsszenario konfrontiert wird.
Leider ist das irgendwie nutzlos, wenn Sie bereits infiziert sind. In diesem Fall haben Sie also eine Antikörperbehandlung für jemanden, der bereits infiziert ist, damit es ihm schneller besser geht.
Könnte die Behandlung möglicherweise auch als vorbeugende Maßnahme beispielsweise bei Schlüsselkräften eingesetzt werden?
Ja, ich bin froh, dass Sie wichtige Arbeiter angesprochen haben, weil Menschen wie Gesundheitspersonal dieses Medikament verabreicht werden könnte und es dann ihre Anfälligkeit für Infektionen bei der Behandlung von Patienten verringern oder verhindern würde.