Sinds de uitbraak van corona is het begrip ‘antilichamen’ bij velen bekend. Deze kleine waakhonden zijn een belangrijk onderdeel van ons immuunsysteem. Ze kunnen infecties afweren door zich te hechten aan de oppervlaktestructuren van een bacterie of virus. Zo voorkomen ze dat je ziek wordt. Onderzoekers van de Universiteit Bonn in Duitsland hebben een nieuw soort ontdekt die veelbelovend lijkt in de strijd tegen corona. Dat kan leiden tot de ontwikkeling van een medicijn.
De Amerikaanse president Donald Trump zegt dat hij dankzij antilichamen zo snel herstelde van corona. De antilichamen waarmee hij werd behandeld zijn echter zeer complex van structuur. Ze kunnen ook ongewenste complicaties veroorzaken. Bovendien is het zeer moeilijk en tijdrovend om antilichamen te produceren. Daardoor zijn ze niet geschikt voor wijdverbreid gebruik.
‘Nanobody’s als oplossing
“We richten ons daarentegen op een andere groep moleculen: de nanobody’s”, vertelt dr. Florian Schmidt van de Universiteit Bonn. “Dit zijn antilichaamfragmenten die zo’n eenvoudige structuur hebben dat ze kunnen worden geproduceerd door bacteriën of gisten. De productie kan tegen veel lagere kosten.”
Deze nanobody’s zijn veel kleiner dan de klassieke antilichamen. Ze dringen dus beter door in weefsels en zijn ook gemakkelijker te produceren in grotere hoeveelheden. Er is echter nog één moeilijkheid. Het immuunsysteem produceert een bijna oneindig aantal verschillende antilichamen die allemaal verschillende doelstructuren herkennen. Maar slechts enkele daarvan kunnen het SARS coronavirus-2 uitschakelen.
Het vinden van deze antilichamen is als het zoeken naar een speld in een hooiberg, geeft Schmidt toe. “Om dit te doen, hebben we eerst een oppervlakte-eiwit van het coronavirus in een alpaca en een lama geïnjecteerd”, legt de wetenschapper uit. “Hun immuunsysteem produceert dan vooral die antilichamen die tegen dit virus gericht zijn. Lama’s en alpaca’s bieden ook het voordeel dat ze naast complexe normale antilichamen ook een eenvoudigere variant produceren die als basis voor nanobody’s kan dienen”.
Met behulp van bloedmonsters die enkele weken later bij de dieren zijn genomen, hebben de wetenschappers de genetische informatie verkregen van alle antilichamen die zij op dat moment produceerden. Deze ‘bibliotheek’ bevatte nog steeds miljoenen verschillende blauwdrukken. Door middel van een selectieproces vonden ze uiteindelijk die deeltjes die het piek-eiwit op het oppervlak van het coronavirus herkenden. “In totaal hebben we tientallen nanobody’s gevonden, die we vervolgens verder hebben onderzocht”, vertelt dr. Paul-Albert König van de Universiteit van Bonn en hoofdauteur van de studie.
Stekels van het virus verdwijnen voortijdig
Uiteindelijk waren vier moleculen effectief tegen de ziekteverwekker in celculturen. “Met behulp van röntgenstructuur- en elektronenmicroscopie-analyses konden we ook laten zien hoe ze in wisselwerking staan met het piek-eiwit -de stekels- van het virus”, aldus König.
Dat piek-eiwit functioneert bij een infectie met het SARS-CoV-2-als een soort klittenband waarmee het virus zich aan de cel hecht. Zodra dit proces is voltooid, gooit het ‘klittenband’ de component die essentieel is voor de aanhechting weg en versmelt het omhulsel van het virus met de cel.
“De nanobody’s lijken deze structurele verandering ook op gang te brengen voordat het virus zijn doelwitcel bereikt. Dat is een onverwacht en nieuw werkingsmechanisme”, zegt König. “De verandering is waarschijnlijk onomkeerbaar. Het virus kan zich niet langer binden aan zijn doelcellen en ze ook niet meer besmetten.”
Een ander groot voordeel van de nanobody’s ten opzichte van antilichamen is, dat ze door hun eenvoudige structuur gemakkelijk te combineren zijn tot moleculen. Die kunnen enkele honderden keren effectiever zijn. “We hebben twee nanobody’s samengevoegd, die zich richten op verschillende delen van het piekeiwit”, legt König uit. “Deze variant was zeer effectief in celculturen. Bovendien hebben we kunnen aantonen dat dit de kans dat het virus door mutatie resistent wordt tegen het medicijn drastisch vermindert”.
König en zijn collega’s zijn ervan overtuigd dat de moleculen zich op middellange termijn kunnen ontwikkelen tot een veelbelovende nieuwe therapeutische optie. Het bedrijf Dioscure Therapeutics, een spin-off van de Universiteit van Bonn, gaat de nanobody’s testen in klinische studies.
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het vaktijdschrift Science.
Ook interessant: Specifiek eiwit speelt rol bij massale aanmaak antilichamen
Foto © Volker Lannert/Uni Bonn
