基于抗体的COVID-19治疗方法与免疫细胞协同工作效果最佳
美国食品药品监督管理局(fda)批准紧急使用的9种COVID-19治疗和预防药物中,有3种是由所谓的单克隆抗体制成的药物。这类药物为患者提供了可以中和病毒的现成抗体,绕过了人体自身产生抗体的较慢、有时效率较低的过程。
但在开发这种疗法时,没有详细了解COVID-19期间抗体如何与免疫系统其他部分相互作用。面对一种新的致命的快速传播的疾病药物设计人员在开始工作时并不知道抗体激活各种免疫细胞的能力是否有助于或阻碍控制疾病的努力。这种能力统称为抗体效应功能。
圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员的一项新研究表明,抗体效应功能是有效治疗sars - cov -2(导致covid -19的病毒)感染的关键部分,但在用于预防感染时是可怜兮兮的。该研究结果发表在该杂志的网络版上细胞,可以帮助科学家改进下一代基于抗体的COVID-19药物。
Herbert S. Gasser医学教授、资深作者Michael S. Diamond医学博士说:“一些公司从他们的抗体中去除效应函数,而其他公司正试图优化效应函数。”“这两种策略都没有得到SARS-CoV-2感染数据的支持。根据我们的发现,如果你有一种没有效应功能的有效中和抗体,在感染前注射,作为预防,它可能会起作用。但如果你在感染后注射,效果就不好了;你需要优化效应器函数以获得最大的收益。”
抗体的形状像字母y,两条短臂的尖端几乎可以无限变化,这使得抗体能够识别几乎任何分子形状。短臂附着在外来分子上并以它们为目标进行清除。长臂是效应器函数所在的位置。它附着在免疫细胞上的受体上,诱导它们杀死受感染的细胞,释放出塑造免疫反应的分子。
但这个过程也可能出错。在一个被称为抗体依赖性增强的过程中,抗体长臂和免疫细胞之间的相互作用会加重一些病毒感染,特别是热带登革热病毒感染。具有一种登革热病毒株抗体的人如果感染了另一种病毒株,就有可能患上危及生命的登革热。
为了避免抗体依赖性增强的危险,一些开发基于抗体的COVID-19药物的公司改变了抗体长臂的序列,以防止其与免疫细胞相互作用。其他公司则采取了相反的策略:加强抗体效应功能,以潜在地提高药物的效力。
为了确定抗体效应功能在COVID-19中的作用,戴蒙德和同事,包括第一作者、医学博士艾玛·温克勒(Emma Winkler)。戴蒙德实验室的一名学生和范德比尔特大学医学中心的共同资深作者詹姆斯·e·克劳博士开始研究一种能够非常有效地识别和中和SARS-CoV-2的抗体。他们通过变异抗体的长臂来消除抗体的效应功能,使其不能刺激免疫细胞。
研究人员给不同组的小鼠注射了原始的或突变的SARS-CoV-2抗体,或一种不识别SARS-CoV-2的安慰剂抗体。这些抗体是在动物通过鼻子感染COVID-19病毒的前一天注射给它们的。无论抗体的效应功能是否完整,SARS-CoV-2抗体都能保护小鼠免受疾病的侵害。与接受安慰剂抗体的小鼠相比,接受任何一种SARS-CoV-2抗体的小鼠体重减轻得更少,肺部病毒水平也更低。重要的是,没有抗体依赖性疾病增强的迹象。
然后,研究人员调查了感染后的治疗是否需要抗体效应功能。他们给小鼠注射了导致COVID-19的病毒,并在一天、两天或三天后用原始的或变异的SARS-CoV-2抗体或安慰剂抗体对它们进行治疗。与安慰剂相比,原始的SARS-CoV-2抗体保护小鼠免于体重减轻和死亡,但没有效应功能的抗体则没有。
在不同的动物(仓鼠)中,对具有或不具有效应功能的不同抗体进行的进一步实验得出了相同的结果:效应功能是COVID-19有效抗体治疗不可或缺的一部分。
正在开发一些针对COVID-19的基于抗体的药物,作为在养老院等高风险环境中使用的预防措施。但大多数此类药物都是用于治疗已经感染的人。为了这个目的,优化抗体效应器的功能可能是制造强大药物的关键,Diamond说。作为这项研究的一部分,研究人员发现,效应器功能的丧失改变了被招募来对抗感染的免疫细胞种类及其行为方式。
“‘效应函数’指的是一组复杂的相互作用抗体以及免疫系统的其他元素,”戴蒙德说,他也是分子微生物学和病理学与免疫学教授。“你可以引入不同的点突变来增强某些类型的效应函数,其中一些可能对免疫反应有害,而另一些可能有益。有很多细微差别。我们仍在学习如何利用效应函数,让你得到你想要的,而不是你不想要的。”
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