Neue Behandlung für COVID

Viren, darunter auch SARS-CoV-2, nutzen ein umfangreiches Arsenal, um das Immunsystem geschickt zu umgehen, sich zu vermehren und Krankheiten zu verursachen. Zu ihren beeindruckenden Waffen gehört die Fähigkeit, unaufhörlich zu mutieren und neue Varianten zu entwickeln, gegen die die natürlichen oder impfstoffinduzierten Abwehrkräfte des Körpers nicht ankämpfen können.

In einer neuen Studie beschreibt Shawn Chen, Forscher am Biodesign Center for Immunotherapy, Vaccines and Virotherapy und School of Life Sciences der Arizona State University, eine innovative Therapie für COVID-19. Die in der Studie hervorgehobene Methode nutzt die vorübergehende Expression in Tabakpflanzen, um einen monoklonalen Antikörper oder mAb zu entwickeln und zu produzieren. Der entscheidende Vorteil der Therapie besteht darin, dass sie möglicherweise vor COVID-19 schützt, auch wenn das Virus versucht, der Immunerkennung durch Mutation zu entgehen. Das neuartige Coronavirus SARS CoV-2 ist für die weltweite Pandemie COVID-19 verantwortlich. Eine neue Form eines monoklonalen Antikörpertherapeutikums zur Behandlung der Krankheit wird in einer neuen Studie beschrieben, die das Cover des Plant Biology Journal ziert. Grafik von Jason Drees Vollständiges Bild herunterladen

Die Behandlung könnte besonders für ältere Patienten und Menschen mit geschwächtem Immunsystem nützlich sein, die sehr anfällig für SARS-CoV-2 und seine neu auftretenden Varianten sind. Die neue Therapie könnte auch zu bestehenden Therapien gegen COVID-19 hinzugefügt werden und deren Schutz deutlich verbessern. Darüber hinaus bietet die Verwendung von Pflanzen zur Herstellung von Therapeutika mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden, darunter geringere Kosten, Sicherheit und Geschwindigkeit der Entwicklung.

Die ersten monoklonalen Antikörper wurden in den 1970er Jahren zur Bekämpfung von Krebs entwickelt. Seitdem wurden sie zur Bekämpfung einer Vielzahl von Krankheiten entwickelt und sind ein wirksames Instrument im Kampf gegen das neuartige Coronavirus, das COVID-19 verursacht.

Obwohl es vier Klassen monoklonaler Antikörper gibt, basieren fast alle erfolgreichen mAb-Therapien für COVID-19 auf der Klasse 1 oder 2. Die neue Therapie, ein mAb der Klasse 4, bietet einige entscheidende Vorteile gegenüber bestehenden Behandlungen.

„Diese Behandlung mit monoklonalen Antikörpern ist größtenteils mutationsresistent und neutralisiert mehrere Varianten, einschließlich Omicrons. Dies stellt einen therapeutischen Kandidaten für den Kampf gegen neue Mutationen des COVID-19-Virus dar“, sagt Chen. „Der Ansatz bietet einen universellen Cocktailpartner, um zugelassene Notfalltherapeutika zur Behandlung von COVID-19 zu fördern, insbesondere aktuelle und zukünftige Varianten, die gegen die derzeitige Behandlung mit monoklonalen Antikörpern resistent sind.“

Da die Forschung einen anderen Wirkmechanismus monoklonaler Antikörper beschreibt, erweitert sie auch das Grundwissen darüber, wie mAbs gegen SARS-CoV-2-Infektionen wirken.

Die neue Forschung wurde für das Cover der aktuellen Ausgabe des Plant Biology Journal ausgewählt.

Shawn Chen ist Forscher am Biodesign Center for Immunotherapy, Vaccines and Virotherapy und School of Life Sciences der Arizona State University.

Douglas Lake, Forscher am Virginia G. Piper Biodesign Center for Personalized Diagnostics, dem Biodesign Center for Immunotherapy, Vaccines and Virotherapy und außerordentlicher Professor an der School of Life Sciences der ASU, arbeitete ebenfalls in der frühen Phase des Projekts mit.

Während einer COVID-19-Infektion verschmilzt das Spike-Protein des Virus mit einem Rezeptor auf der Zelloberfläche, dem sogenannten ACE2. Die Bindung des Virus an ACE2 ist ein entscheidender Schritt im Prozess des Viruseintritts in Wirtszellen, und auf diese Interaktion zielen viele antivirale Therapien ab, darunter auch die meisten monoklonalen Antikörper.

Die ACE2-Bindungsstelle ist bei verschiedenen SARS-CoV-2-Varianten stark konserviert, obwohl Mutationen in dieser Region auftreten können und die Fähigkeit des Virus, in Zellen einzudringen, und seinen Erfolg bei der Verhinderung von Impfstoffen oder Therapeutika, die auf sie abzielen, beeinträchtigen können.

Der ACE2-Rezeptor wird in verschiedenen Geweben im ganzen Körper exprimiert, einschließlich Lunge, Herz, Nieren und Darm, was zu den vielfältigen Symptomen und Komplikationen im Zusammenhang mit COVID-19 beitragen kann.

Monoklonale Antikörper sind im Labor hergestellte Moleküle, die die Fähigkeit des Immunsystems nachahmen können, Krankheitserreger, einschließlich SARS-CoV-2 und andere Viren, abzuwehren. Sie sollen spezifisch an ein Zielprotein oder Antigen binden, bei dem es sich im Fall von SARS-CoV-2 normalerweise um die Rezeptorbindungsdomäne des Spike-Proteins auf der Virusoberfläche handelt.

Indem sie den Eintritt des Virus in menschliche Zellen blockieren, die Viruslast reduzieren und das Immunsystem dazu anregen, die Infektion abzuwehren, können monoklonale Antikörper dazu beitragen, die Schwere von COVID-19 zu verringern. Die mAbs der Klassen 1 und 2, die heute häufig gegen COVID-19 eingesetzt werden, sind hochwirksam und können eine bestimmte Variante des Virus neutralisieren, indem sie auf die Rezeptorbindungsdomäne des SARS-CoV-2-Spike-Proteins abzielen. Dennoch gelingt es dem Virus manchmal, solche Therapien zu überlisten.

Eine Möglichkeit, wie SARS-CoV-2 dies erreichen kann, besteht darin, die ACE2-Rezeptor-Bindungsdomäne des Spike-Proteins durch Mutation zu verändern. Die Wirkung dieser Veränderungen kann darin bestehen, die Infektiosität zu erhöhen oder zu verringern. Sie können auch die Schwere der durch das Virus verursachten Krankheit oder die Fähigkeit des Virus, dem Immunsystem zu entgehen, beeinflussen.

Hier kommt der in der neuen Studie beschriebene monoklonale Antikörper ins Spiel. Anstatt an die ACE2-Rezeptor-Bindungsdomäne zu binden, zielen die neuen monoklonalen Antikörper der Klasse 4 auf eine Stelle ab, die von der ACE2-Bindungsdomäne entfernt ist, können aber mehrere besorgniserregende Varianten wirksam neutralisieren , einschließlich Omicron-Varianten.

Diese Innovation bietet einen wichtigen Vorteil. Da die Bindungsdomäne, auf die die neue Behandlung mit monoklonalen Antikörpern abzielt, keinem starken Selektionsdruck unterliegt, ist sie im Vergleich zu ACE2 mutationsresistent, was es für das Virus deutlich schwieriger macht, die Therapie zu überlisten.

Die Studie unterstreicht das Potenzial synergistischer Antikörpercocktails durch die Zugabe monoklonaler Antikörper, die die Bindung von ACE2 an die Rezeptorbindungsdomäne nicht direkt behindern. Die Studie unterstreicht auch das Potenzial pflanzlicher monoklonaler Antikörper-Expressionsplattformen für die therapeutische Entwicklung gegen die sich ständig weiterentwickelnde SARS-CoV-2-Pandemie.

Pflanzlich hergestellte COVID-19-Therapien haben gegenüber anderen Produktionsplattformen mehrere Vorteile. Pflanzen können in relativ kurzer Zeit große Mengen therapeutischer Proteine ​​produzieren, was sie ideal für eine Ausweitung der Produktion macht. Der Anbau und die Wartung sind kostengünstig, was sie zu einer kostengünstigen Alternative zu herkömmlichen Proteinexpressionssystemen macht. Da Pflanzen keine natürlichen Wirte für menschliche Krankheitserreger sind, verringert ihre Verwendung das Risiko einer Kontamination mit Infektionserregern.

Schließlich können pflanzliche Expressionssysteme schnell umprogrammiert werden, um als Reaktion auf neu auftretende Krankheitserreger wie SARS-CoV-2 neue Therapeutika zu produzieren, was sie zu einer attraktiven Option für die Reaktion auf Pandemien macht.

Wissenschaftsjournalist, Biodesign Institute an der ASU

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