“aeronabs”许诺对covid-19强大的,可吸入保护

通过 贾森·阿尔瓦雷斯

作为世界等待疫苗带来的covid-19大流行得到控制,能赌钱的app首页的科学家们发明了一种新的方法来阻止SARS-COV-2,导致这种疾病的病毒的传播。

由能赌钱的app首页研究生迈克尔schoof的带领下,一组研究人员设计了一个完全人工合成的,生产就绪分子紧身衣的关键SARS-COV-2机器,允许病毒感染人体细胞。如报告在一个新的文件, 现在市面上的预印本服务器biorxiv,使用活的病毒显示,该分子是迄今发现的最有效的SARS冠状病毒-2抗病毒药物中的实验。

在他们测试气溶胶制剂,被称为“aeronabs”由研究人员,这些分子可以是具有自我管理鼻喷雾剂或吸入器。每天使用一次,aeronabs可以提供针对SARS冠状病毒-2,直到疫苗变得可用强大的,可靠的保护。研究团队与商业合作伙伴的增产行动制造和aeronabs的临床试验积极的讨论。如果这些试验成功,科学家们的目标是让aeronabs广泛使用作为一种廉价的药物来预防和治疗covid-19。

“远远高于个人防护装备穿戴式形式更有效,我们认为aeronabs作为PPE,可以作为一个重要的权宜之计,直到疫苗提供更持久的解决方案,以covid-19的分子形式,说:” aeronabs共同发明 彼得·瓦尔特博士,能赌钱的app首页生物化学和生物物理学教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员。对于那些谁不能访问或不以SARS-COV-2疫苗反应,沃尔特补充道,aeronabs可以抵御covid-19更永久的线。

“我们装配有才华的生物化学,细胞生物学家,病毒学家和结构生物学家的一个令人难以置信的小组得到项目开始到结束只有几个月,说:” schoof,沃尔特实验室的成员和aeronabs共同发明人。

 

骆驼为灵感设计

虽然在实验室中完全改造,aeronabs是由纳米抗体的启发,抗体样天然存在于骆驼,骆驼和相关的动物免疫蛋白。因为他们在80年代末比利时实验室发现,纳米抗体的独特特性在全球有好奇的科学家。

Asshish Manglik and 彼得·瓦尔特 portrait
aashish manglik(左),医学博士和彼得·瓦尔特,博士

“虽然功能在人体免疫系统中抗体很像,纳米抗体提供了许多针对SARS冠状病毒-2有效的治疗的独特优势,解释说:”共同发明 aashish manglik博士,药物化学助理教授谁经常采用的纳米抗体,如在结构上在他的研究工具和功能的蛋白质的发送和接收穿过细胞膜的信号。

例如,纳米抗体数量级比人类抗体较小,这使得它们更容易操纵并在实验室中修改的顺序。其体积小,结构相对简单也使得它们比其他哺乳动物的抗体显著更稳定。加,人抗体不同的是,纳米抗体可以容易地和廉价地大量生产的:科学家插入件包含分子蓝图搭建纳米抗体到电子书的基因。 (E.coli)或酵母中,并且变换这些微生物为高输出纳米抗体工厂。同样的方法已被安全地使用了几十年来大规模生产胰岛素。

但作为manglik指出,“纳米抗体只是我们的起点。尽管呼吁自己的,我们认为我们可以通过蛋白质工程时予以改进。这最终导致了aeronabs的发展“。

穗的关键是感染

SARS-CoV的-2依靠其所谓的刺突蛋白质感染细胞。这些尖峰根根病毒的表面,并通过电子显微镜观察时,赋予冠状外观 - 为对病毒家族,包括SARS-CoV的-2因此命名为“冠状”。尖峰,但是,是不是一个单纯的装饰 - 他们是必不可少的关键,使病毒进入人体细胞。

像的可伸缩刀具,尖峰可以从闭合,非活动状态切换到打开,激活状态。当任何一个病毒颗粒的是大约25个尖峰成为活性的,即尖峰的三“受体 - 结合结构域”或RBDS,成为露出并都准备要附加到ACE2(发音为“王牌2”),受体对人细胞中发现线肺和呼吸道。

microscopic image of SARS-CoV-2
SARS-CoV的-2是冠状病毒家族的一部分,命名为散布在病毒表面和赋予尖峰冠状通过电子显微镜观察时的外观。 由NIH图像
lab worker holds vial of COVID-19 sample
能赌钱的app首页的研究人员认为,如果他们能找到的纳米抗体,阻碍穗ACE2的相互作用,它们可以防止病毒感染细胞。 照片由诺亚伯杰

通过一个锁和钥匙状的ACE2受体和穗RBD,病毒收益进入细胞,然后在其中将其输入新的主机到冠状病毒厂商之间的互动。研究人员认为,如果他们能找到的纳米抗体,阻碍穗ACE2的相互作用,它们可以防止病毒感染细胞。

纳米抗体禁用尖峰,防止感染

寻找有效候选人中,科学家们解析的 超过2十亿合成纳米抗体库 在manglik和哈佛医学院的安德鲁·克鲁斯博士的实验室联合开发。连续多轮测试后,在此期间它们施加日益严格的标准,以消除弱或无效的候选,科学家结束了与21层的纳米抗体,阻止尖峰的改进形式从与ACE2的相互作用。

lab worker looks at cyro-em image on computer screen
UCSF研究生布莱恩浮士德检查一个covid-19尖峰粒子的3D表示,使用低温电子显微镜创建。 照片由诺亚伯杰

进一步的实验中,包括使用的 低温电子显微镜 以可视化的纳米抗体穗接口,显示最有效的纳米抗体通过强烈直接依附尖峰RBDS阻断尖峰ACE2的相互作用。这些纳米抗体的作用有点像护套覆盖RBD“钥匙”并防止它被插入到ACE2“锁”。

有了这些发现,研究人员仍然需要证明这些纳米抗体能阻止真正的病毒感染细胞。维罗尼卡rezelj,博士,在马可vignuzzi博士实验室的病毒学家,在巴斯德研究所在巴黎,测试抗住SARS-COV-2三种最有前途的纳米抗体,并发现纳米抗体是非常有效的,预防感染,甚至在极高低剂量。
 
最有效的,这些纳米抗体,然而,不仅作为鞘过RBDS,而且像一个分子捕鼠器,取缔在其关闭,不活动状态,这增加了对尖峰ACE2的相互作用额外的保护层尖峰导致感染。

从纳米抗体aeronabs

那么科学家通过多种方式,使之成为一个更加有效的抗病毒设计该双动型的纳米抗体。在一组实验中,它们的突变的纳米抗体,其接触穗地发现,在产生效价500倍增加两个特定的变化的氨基酸结构单元的每一个。

AeroNabs spray in an aerosol
由于纳米抗体的固有稳定性,有一个在雾化形式没有抗病毒效力的损失,这表明aeronabs是一种有效的SARS-CoV的-2的抗病毒,可以通过贮存稳定的吸入器是实用的管理或喷鼻。 照片由诺亚伯杰

在一组单独的实验中,他们设计的可能链接三种纳米抗体一起的分子链。如前所述,每穗蛋白有三个RBDS,其中任何一个可以连接到ACE2授予病毒进入细胞。经科研人员设计的链接三重纳米抗体的保证,如果纳米抗体附有自己的RBD,另外两个将附加到其余RBDS。他们发现,这三重纳米抗体200,000倍比单独一个纳米抗体更有效。

当他们吸取了两种修饰的结果,连接三个强大的突变纳米抗体结合在一起,结果是“超乎想象,”沃尔特说。 “它是如此有效,甚至超过了我们衡量其效力的能力。”

将易于管理作为气雾剂

这ultrapotent三部分组成的纳米抗体构建形成aeronabs的基础。

在最后一组实验中,研究人员把由三部分组成的纳米抗体,通过一系列的压力测试,对他们进行高温,使它们成为一个货架稳定的粉末,并使气溶胶。这些过程的每高度有损于大多数蛋白质,但科学家研究证实,由于纳米抗体的固有稳定性,有一个在雾化形式没有抗病毒效力的损失,这表明aeronabs是一种有效的SARS-CoV的-2的抗病毒那可以通过实用的耐贮吸入器来管理或喷鼻。

“我们不是一个人在想,aeronabs是一个了不起的技术,说:” manglik。 “我们的团队是在与谁感兴趣的生产和销售aeronabs潜在的商业合作伙伴正在进行的讨论,我们希望能尽快开始人体试验。如果aeronabs证明,我们预期一样有效,它们可能有助于重塑全球流感大流行的过程。”

作者: 另外作者还包括布莱恩·浮士德,鲁本一个。桑德斯,传承sangwan,尼克·霍普,MORGANE布恩,基督教贝奇billesbølle,马塞尔zimanyi,依禅德什潘德,家豪良,阿迪亚一个。阿南德,NIV dobzinski,贝斯肖肖纳咋,本杰明barsi-赖恩弗拉belyy,西尔克诺克和余味UCSF的柳;卡米尔河西莫努,莱昂的Kristoffer,妮娃学家krogan,丹妮尔湖swaney和UCSF定量生物科学研究所(QBI)和j的媚兰OTT。戴维·格拉德斯通研究所;安德鲁·W上。 cytiva生命科学的barile山;萨扬Gupta和corie年。罗尔斯顿劳伦斯伯克利国家实验室的;克里斯米白光和医学西奈山伊坎学校的阿道弗·加西亚·萨斯特雷;和QBI冠状病毒研究组结构生物学联合体。 schoof,浮士德,桑德斯,sangwan和rezelj是手稿的共同第一作者。

资金: This work was supported by the UCSF COVID-19 Response Fund, a grant from Allen & Company, and supporters of the UCSF Program for Breakthrough Biomedical Re搜索 (PBBR), which was established with support from the Sandler Foundation. Other support included National Institutes of Health (NIH) grants DP5OD023048, S10OD020054, S10OD021741, 1R01GM126218; Laboratoire d’Excellence grant ANR-10-LABX-62-IBEID; the URGENCE COVID-19 Institut Pasteur fundraising campaign; the Office of Science and Office of Biological and Environmental 研究 of the U.S. Department of Energy under contract DE-AC02-05CH11231; a Helen Hay Whitney postdoctoral fellowship; the Alfred Benzon Foundation; a gift from the Roddenberry Foundation; the Howard Hughes Medical Institute; the Pew Charitable Trusts; the Esther A. & Joseph Klingenstein Fund; and the Searle Scholars Program.

信息披露: schoof,浮士德,桑德斯,霍普,沃尔特和manglik是上的临时专利发明者描述在手稿描述的抗尖峰纳米抗体。

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