Nanotijela su otkrivena krajem 80-ih godina 20. stoljeća na briselskom sveučilištu. Studenti koji su imali zadatak izvaditi antitijela iz zamrznutog seruma, osim normalnih imunoglobulina, u serumu su se nalazila i otprije nepoznate manje grupe antitijela koja su napravljena od samo jednog fragmenta teškog lanca koji se veže na antigene. Otkrivena nova antitijela tad su nazvana nanotijela, a otad su otkrivena još u kamelidima poput ljama i alpaka.
Zbog njihove manje veličine i manje kompleksnosti, nanotijela je jeftinije proizvesti od tradicionalnih antitijela. Dok se tradicionalna antitijela moraju proizvesti u stanicama sisavaca, nanotijela se mogu proizvesti i u bakterijama. Još jedna prednost nanotijela jest i ta da su stabilnija, što u kombinaciji s njihovom malom veličinom, otvara mogućnosti za višestruke potencijalne načine unošenja u tijelo, poput recimo spreja. Antitijela se pak mogu unositi u tijelo samo intravenozno.
Otkriće sintijela 23
U prvoj od navedenih studija, znanstvenici su odabrali sintetičko nanotijelo, koje se još naziva i sintijelo (sybody), koje cilja domene vezanja receptora (RBD) šiljastog proteina SARS-CoV-2 virusa.
Šiljasti protein veže se na površinski protein ljudske stanice koji se zove ACE2 koristeći tri RBD-a, koji izgledaju poput prstiju na tom proteinu. Na taj način virus ulazi u ljudsku stanicu.
Kako bi pronašli najbolje sintijelo iz postojeće kolekcije, tim znanstvenika iz Europskog molekularnog biološkog laboratorija (EMBL) u Hamburgu u Njemačkoj, koristio je posebnu platformu razvijenu na sveučilištu u Zürichu u Švicarskoj.
Oni su na toj platformi tri RBD-a šiljastog proteina koristili kao mamac kako bi identificirali sintijela koja bi mogla ciljati SARS-CoV-2 virus. nakon toga su testirali ta sintijela kako bi utvrdili njihovu stabilnost te kako se oni točno vežu na RBD-ove i koliko su učinkoviti u njihovom blokiranju.
Naposljetku su pronašli jednog kandidata, sintijelo 23, koje se pokazalo posebno učinkovito u blokiranju RBD-ova.
Kod šiljastog proteina novog koronavirusa, RBD-ovi mijenjaju položaj između dvije pozicije, gore i dolje, pri čemu gornja pozicija služi za vezanje za ljudsku stanicu, a donja za zaštitu od imunološkog sustava domaćina, odnosno da se virus sakrije od istog.
Njemački tim znanstvenika otkrio je da se sintijelo može vezati na RBD-ove bez obzira u kojoj se poziciji nalaze te tako blokirati vezanje virusa za ljudsku stanicu.
U konačnom in vitro testu, koristili su prerađeni lentivirus koji je imao izražen šiljasti protein SARS-CoV-2 virusa te su promatrali reakciju sintijela 23 na njega. Test je uspio i virus je bio blokiran, no njemački znanstvenici upozoravaju da su potrebna dodatna testiranja kako bi se utvrdilo može li sintijelo 23 zaustaviti novi koronavirus i u ljudskom tijelu.
Razvoj trivalentnog nanotijela za neutraliziranje koronavirusa
U drugoj studiji američki znanstvenici sa Sveučilišta Kalifornija u San Franciscu te drugih institucija proučavali su zbirku sintetičkih nanotijela koja se nalaze na površini kvasca te pronašli 21 kandidata koji bi mogao spriječiti SARS-CoV-2 virus u vezanju za ACE2 protein na površini ljudske stanice.
Od tih kandidata uočili su da se nanotijelo Nb6 veže na šiljasti protein novog koronavirusa tako da je njegovo ustrojstvo u potpunosti neaktivno, odnosno njegovi RBD-ovi su zaključani u položaju prema dolje. Na taj način, SARS-CoV-2 virus se ne može vezati za ljudsku stanicu.
No, od tog nanotijela razvili su trivalentno nanotijela mNb6-tri, koje se pokazalo iznimno potentnim, jer je u stanju neutralizirati SARS-CoV-2 virus u pikomolarnim koncentracijama.
To trivalentno nanotijelo isto tako zadržava svoju funkciju i nakon aerosolizacije, lifilizacije i toplinskog tretiranja, što znači da se zapravo može u tijelo efektivno unijeti i putem spreja.
Ljama Wally i njegova nanotijela
U trećoj studiji znanstvenici sa Sveučilišta Pittsburgh opisali su kako izvući fragmente SARS-COV-2 antitijela iz ljama.
Prvo su imunizirali ljamu po imenu Wally s šiljastog proteina novog koronavirusa da bi nakon dva mjeseca prikupili Wallyjeve uzorke krvi koristeći krio-EM tehniku koju je usavršio jedan od autora studije, dr. Yi Shi. Njome se identificiraju sazrela nanotijela koja neutraliziraju šiljasti protein SARS-CoV-2 virusa.
Nakon toga izložili su prikupljena nanotijela živom SARS-CoV-2 virusu te otkrili da je dovoljan tek djelić nanograma za neutraliziranje virusa i sprječavanje infekcije stanica.
Prema mišljenju tog znanstvenog tima, nanotijela koja su prikupili iz ljame čine jedne od najizglednijih kandidata za liječenje novog koronavirusa antitijelima. Čak su stotinama tisuća puta učinkovitija od ostalih nanotijela prethodno otkrivenih.
Povrh svega, ta su antitijela isto tako i izrazito stabilna da mogu provesti čak šest tjedana na sobnoj temperaturi i tolerirati da ih se prenosi udisanjem u obliku maglice, i to bez gubitka svoje efikasnosti.
Klasična antitijela moraju se unositi u većim količinama i skuplja su za proizvesti a Shi pojašnjava da nanotijela iz ljame potencijalno koštaju puno manje da ih se proizvede.
Ona su idealna za nošenje s hitnosti i veličinom trenutne krize, kaže Shi.
Koautor studije dr. Paul Duprex smatra da je riječ o vrlo potentnom nanooružju protiv kliničkih izolata SARS-CoV-2 virusa.
Izvor: Drug Target Review
