クロスの発見と多量体化

Scientific Reports volume 13、記事番号: 13668 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

コロナウイルスは、現在進行中の新型コロナウイルス感染症のパンデミックを含め、過去 20 年間で 3 つの流行とパンデミックの原因物質となっています。 広範囲に中和するコロナウイルス治療薬は、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の予防と治療だけでなく、将来の緊急コロナウイルスに対する高リスク集団の保護を提供するためにも望ましい。 すべてのコロナウイルスはウイルス表面のスパイクタンパク質を使用して宿主細胞に侵入し、これらのスパイクタンパク質は配列と構造相同性を共有しているため、私たちはウイルスの侵入を阻止するためにスパイクタンパク質を標的とする交差反応性生物学的薬剤の発見に着手しました。 ラマの予防接種キャンペーンを通じて、当社は複数の新興コロナウイルス（SARS-CoV、SARS-CoV-2、MERS）に対して交差反応性のある単一ドメイン抗体（VHH）を特定しました。 重要なのは、これらの抗体の多くは、出現した CoV-2 変異体を含むすべての SARS 様ウイルスに対してナノモル未満の効力を示すことです。 我々は、これらの VHH が標的とするスパイクタンパク質上の 9 つの異なるエピトープを同定しました。 さらに、個別の保存されたエピトープを標的とする VHH を多価フォーマットに操作することにより、対応する VHH カクテルと比較して中和能力を大幅に強化しました。 このアプローチは、現在のパンデミック中に出現した SARS-CoV-2 変異種と、SARS のようなコロナウイルスによって引き起こされる将来の潜在的なパンデミックの両方に対処するのに理想的に適していると考えています。

コロナウイルス（CoV）は、ヒトを含む多数の種に感染する大きなウイルス科であり、アルファ、ベータ、ガンマ、デルタとして知られる 4 つの主要な属で構成されています。 最も重要な CoV 種である重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) は、2019 年に中国で出現したベータコロナウイルスであり、現在パンデミックを引き起こしており、その結果、中国で 5 億人以上の感染者と 1,500 万人の超過死亡をもたらしています。過去 3 年間1. 他の CoV 株には SARS-CoV や MERS があり、どちらも小規模ながら重大な発生を引き起こし、罹患率と死亡率が高くなります。

コロナウイルスは、ゲノムサイズが大きく、突然変異率が比較的高い一本鎖 RNA (ssRNA) ウイルスです。 異なる CoV 種間で組換え事象が発生し、さらなる遺伝的多様性をもたらすことが示されています 2。 新型コロナウイルス感染症による継続的な大きな負担を引き起こす主要な要因の 1 つは、観察された SARS-CoV-2 ウイルスの高い変異率であり、その結果、自然由来およびワクチン誘発性を回避できる新しいウイルス変異体の出現と急速な蔓延を引き起こしています。宿主の免疫反応。 SARS-COV-2 の臨床分離株の系統的なゲノム配列決定に基づいて、12 の系統グループが特定されており、そのうち 5 グループ、アルファ (B.1.1.7)、ベータ (B.1.351)、ガンマ (P.1) )、デルタ (B.1.617.2)、および新たに特定されたオミクロン (B.1.1.529) は、世界保健機関によって懸念される変異体 (VOC) として定義されています。 Omicron の変異株は、ウイルスのスパイクタンパク質に 30 を超える変異があり、現在世界中で広まっている主要な変異株です。 複数の研究で、野生型（武漢）株を標的とする抗体および血清による中和に対するオミクロン変異体の耐性が報告されており、当初認可された武漢株ベースのワクチンおよび治療用抗体の防御効果に大きな影響を与えています3、4、5、6。 元の武漢ベースの株と現在流通しているオミクロン BA.4/5 株を含む二価 mRNA ワクチンが最近ブースター ワクチンとして利用可能になりましたが、新たな VOC が発生し、これらのブースターによる誘導免疫から再び逃れる可能性があります。 さらに、継続的な人獣共通感染症の波及の脅威により、将来パンデミックの可能性があるコロナウイルスと戦うことができる、広範囲に反応する抗ウイルス剤の開発が正当化されます7。

SARS-CoV-2 スパイクタンパク質を標的とする抗体の大部分は従来の免疫グロブリンでしたが、CoV-2 スパイクを標的とするラクダ科動物由来の単一ドメイン抗体 (sdAb) からのいくつかの強力な重鎖可変ドメイン (VHH) も使用されています。報告されている8、9、10。 スパイク上のいくつかの交差反応性エピトープが文献で同定されており、これには、それぞれ S309 および CR3022 で表される受容体結合ドメイン (RBD) 上のクラス 3 およびクラス 4 エピトープが含まれます 11、12、13。 VHHは従来の抗体と比較して小さいため（約15 kDa対約150 kDa）、従来の抗体ではアクセスできない可能性のある、さまざまなコロナウイルス間で共有される、より小さな保存されたエピトープに結合する可能性があります。 さらに、VHH は有利な生物物理学的特性を有することが示されており、VHH のサイズが小さいため、多価構築物の生成も容易になります。 この研究では、スパイクタンパク質上の異なる交差反応性エピトープに結合する複数の VHH の発見を報告します。 我々はさらに、多量体 VHH の中和能力が一価型と比較して大幅に強化されていることを実証します。 このアプローチは、エスケープ変異から保護する能力と潜在力が強化されているため、将来出現する可能性のある SARS-CoV-2 変異体や SARS 様ウイルスに対処する上で価値があります。