Wissenschaft

Starke, stabile Nanobodies zur Blockierung von SARS-CoV-2 entwickelt

Die einfachsten vom Team entwickelten Mini-Antikörper binden bereits bis zu 1.000-mal stärker an das Spike-Protein als bisher beschriebene Nanobodies.

neu entwickelte NanokörperDie Abbildung zeigt, wie zwei der neu entwickelten Nanobodies (blau und magenta) an die Rezeptorbindungsdomäne (grün) des Coronavirus-Spike-Proteins (grau) binden und so eine Infektion mit SARS-CoV-2 und seinen Varianten verhindern. (Thomas Güttler / Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie)

Forscher haben aus dem Blut von Alpakas hochwirksame und stabile Antikörper entwickelt, die SARS-CoV-2, das Virus, das COVID-19 verursacht, und seine gefährlichen neuen Varianten effizient blockieren können. Die Forscher des Max-Planck-Instituts (MPI) für biophysikalische Chemie in Deutschland stellten fest, dass diese Mini-Antikörper oder Nanokörper das Virus bis zu 1.000-mal besser binden und neutralisieren als bisher entwickelte Antikörper.

In der Studie veröffentlicht in Das EMBO-Journal , optimierten die Forscher die Nanokörper auf Stabilität und Widerstandsfähigkeit gegen extreme Hitze. Diese einzigartige Kombination macht sie zu vielversprechenden Wirkstoffen zur Behandlung von COVID-19, sagten sie.

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Da Nanobodies in großen Mengen zu geringen Kosten hergestellt werden können, könnten sie die weltweite Nachfrage nach COVID-19-Therapeutika decken. Die Forscher sagten, diese neuen Nanokörper seien derzeit in Vorbereitung für klinische Studien. Antikörper helfen unserem Immunsystem, Krankheitserreger abzuwehren. Die Moleküle heften sich beispielsweise an Viren und neutralisieren diese, sodass sie keine Zellen mehr infizieren können.



Antikörper können auch industriell hergestellt und akut erkrankten Patienten verabreicht werden. Sie wirken dann wie Medikamente, lindern die Symptome und verkürzen die Genesung von der Krankheit. Die Herstellung dieser Moleküle im industriellen Maßstab ist jedoch zu komplex und zu teuer, um den weltweiten Bedarf zu decken. Nanobodies könnten nach Ansicht der Forscher dieses Problem lösen.

Das Team, zu dem auch Forscher des Universitätsklinikums Göttingen (UMG) in Deutschland gehören, hat Mini-Antikörper entwickelt, die alle Eigenschaften vereinen, die für ein potentes Medikament gegen COVID-19 erforderlich sind.

Sie vereinen erstmals extreme Stabilität und herausragende Wirksamkeit gegen das Virus und seine Alpha-, Beta-, Gamma- und Delta-Mutanten, sagt Dirk Gorlich, Direktor am MPI für biophysikalische Chemie.

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Auf den ersten Blick unterscheiden sich die neuen Nanobodies kaum von Anti-SARS-CoV-2-Nanobodies, die von anderen Labors entwickelt wurden. Sie alle richten sich gegen einen entscheidenden Teil der Coronavirus-Spikes, die Rezeptorbindungsdomäne, die das Virus für das Eindringen in Wirtszellen einsetzt. Die Nanobodies blockieren diese Bindungsdomäne und verhindern so, dass das Virus Zellen infiziert.

Unsere Nanobodies halten Temperaturen von bis zu 95 Grad Celsius aus, ohne ihre Funktion zu verlieren oder Aggregate zu bilden, sagt Matthias Dobbelstein, Professor und Direktor des Instituts für Molekulare Onkologie der UMG. Dies sagt uns zum einen, dass sie lange genug im Körper aktiv bleiben können, um wirksam zu sein. Zum anderen seien hitzebeständige Nanobodies einfacher herzustellen, zu verarbeiten und zu lagern, so Dobbelstein.

Die einfachsten vom Team entwickelten Mini-Antikörper binden bereits bis zu 1.000-mal stärker an das Spike-Protein als bisher beschriebene Nanobodies. Sie binden auch sehr gut an die mutierten Rezeptorbindungsdomänen der Alpha-, Beta-, Gamma- und Delta-Stämme, sagten die Forscher.

Alpakastuten in Nanobody-Studie verwendetDie drei Alpakastuten Britta, Xenia und Nora (von links) lieferten die Blaupausen für die COVID-19 Nanobodies.
(Carmen Rotte / Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie)

Unsere Nanobodies stammen von Alpakas und sind kleiner und einfacher als herkömmliche Antikörper, sagte Gorlich.

Um die Nanobodies gegen SARS-CoV-2 zu entwickeln, immunisierten die Forscher drei Alpakas mit Teilen des Coronavirus-Spike-Proteins. Die Stuten produzierten daraufhin Antikörper, und die Wissenschaftler entnahmen den Tieren eine kleine Blutprobe. Aus dem Blut der Alpakas extrahierte das Team rund eine Milliarde Baupläne für Nanokörper. Die Biochemiker nutzten Bakteriophagen – Viren, die Bakterien infizieren –, um aus dem anfänglich riesigen Kandidatenpool die allerbesten Nanobodies auszuwählen. Diese wurden dann auf ihre Wirksamkeit gegen SARS-CoV-2 getestet und in aufeinander folgenden Optimierungsrunden weiter verbessert.