Protilátky kuřecího žloutku blokují vazbu více variant spike proteinu SARS-CoV-2 na lidský ACE2

1. Úvod

Probíhající pandemie COVID-19 způsobená těžkým akutním respiračním syndromem-koronavirem SARS-CoV-2, novým kmenem koronavirů, se od konce roku 2019 rychle rozšířila a vyvíjela [1] . K dnešnímu dni má SARS-CoV-2 na svědomí více než 40 milionů infekcí a více než 1,1 milionu úmrtí souvisejících s COVID-19 po celém světě. Je znepokojivé, že proti SARS-CoV-2 stále nejsou dostupné vakcíny ani antivirotika.

Předchozí studie ukázaly, že spike (S) glykoproteinový homotrimer na povrchu SARS-CoV-2 hraje zásadní roli ve vazbě na lidský ACE2 receptor a invazi viru [2] . Neutralizační protilátky proti spike glykoproteinu SARS-CoV-2 proto představují nejslibnější přístup proti COVID-19. Kromě toho bylo od pacientů v rekonvalescenci izolováno několik neutralizačních protilátek, které se zaměřují na receptor vázající doménu (RBD) SARS-CoV-2 [3] . Navzdory pokroku čelí použití monoklonálních protilátek v léčbě COIVD-19 široké škále bezpečnostních hrozeb, které je třeba ještě řešit [4].. Kromě toho vysoké výrobní náklady a nízký výtěžek mohou komplikovat použití neutralizačních protilátek, zejména v rozvojovém světě. Proto je potřeba prozkoumat další strategie, které by mohly být ekonomicky vhodnější a proveditelnější v boji proti prevenci a kontrole COVID-19.

První zpráva o protilátkách proti vaječnému žloutku (IgY) jako neutralizační látce proti tetanovému toxinu byla publikována v roce 1893 [5] . O tři roky později Behring a S. Kitasato objevili difterický antitoxin (v roce 1901 Nobelova cena za fyziologii a medicínu). Použití IgY nezískalo klinický význam a široké uplatnění až do příchodu principu 3R, který poprvé popsali Russell a Burch v roce 1959. IgY získaly více pozornosti pro své stabilní chemické vlastnosti, nízkou cenu, vysoký výnos. Důležitější je, že IgY se nevážou na lidské revmatoidní faktory, ani neaktivují systém lidského komplementu, což minimalizuje riziko zánětu [6].. Jako pasivní imunitní činidlo proti virovým a bakteriálním onemocněním mají IgY potenciál vyrábět funkční potraviny a nové léky. Čínským veterinárním lékopisem bylo schváleno několik přípravků IgY pro léčbu husího moru, kachního moru a dalších onemocnění. Protilátky IgY byly také použity k boji proti lidským virovým infekcím, jako je respirační syncyciální virus (RSV), chřipkový virus a virus Coxsackie. V jedné studii byly anti-SARS koronavirové IgY purifikovány z kuřat, která byla imunizována inaktivním SARS koronavirem, a IgY protilátky byly schopny neutralizovat SARS koronavirus in vitro i in vivo [7] .

Zde jsme purifikovali anti-spike-S1 IgY ze slepic, které byly imunizovány doménou S1 spike proteinu SARS-CoV-2, a zkoumali jsme jejich schopnost neutralizovat pseudovirus SARS-CoV-2 pomocí buněk Hela s nadměrně exprimovaným lidským ACE2. Kromě toho jsme použili kompetitivní testy ELISA k ověření kompetitivní vazby IgY na různé mutanty Spike proteinu SARS-CoV-2 a také Spike protein SARS-CoV.

2. Materiály a metody

3. Výsledky

Výsledky ukázaly, že ELISA titr IgY dosáhl 2 [10] po třetí posilovací dávce. Data testu neutralizace pseudoviru ukázala, že hodnoty IC50 pro anti-(SARS-Cov-2) IgY byly 270,5 μg/ml, s maximální inhibicí 75,86 %. Na druhé straně kontrolní IgY neměly žádný zřejmý inhibiční účinek, což naznačuje, že anti-(SARS-Cov-2) IgY měly neutralizační aktivitu (Obr. 1 ). Avšak ve srovnání s uváděnými monoklonálními protilátkami byla hodnota IC50 pro IgY relativně vysoká. Tento fenomén jsme spojovali se skutečností, že stejně jako ostatní polyklonální protilátky pouze asi 10 % IgY specificky rozpoznávalo SARS-CoV-2 a podíl IgY s neutralizační aktivitou byl ještě nižší. Zatímco IC50 pro polyklonální IgY byla vysoká, teoreticky by IgY měly mít více míst pro neutralizační aktivitu.

Anti-(SARS-Cov-2) IgY vykazovaly zřejmou kompetici s ACE2 ve vazbě jak divokého typu SARS-Cov-2 (IC50 = 309,9 μg/ml), tak spike proteinů SARS-Cov (IC50 = 617,9 μg/ml). Kromě toho IgY také vykazovaly kompetitivní vazbu na šest mutantů spike proteinu SARS-Cov-2 [9] (W436R, R408I, N345D, V367F, N345D/D364Y a dominantnější mutant D614G) [10] s rozsahem IC50 324,0 −490,9 μg/ml (Obr ).

4. Závěr

Stručně řečeno, anti-Spike-S1 IgY vykazovaly významnou neutralizační schopnost proti pseudoviru SARS-CoV-2, různým S mutantům a dokonce i SARS-CoV in vitro . Bezpečnost a účinnost IgY však stále vyžaduje další zkoumání na zvířecích modelech.

V současné době se virus SARS-CoV-2 stále šíří po celém světě a pro prevenci a kontrolu pandemie je třeba udělat mnoho. Užívání IgY v aerosolových nebo sprejových formulacích na dýchací cesty, dutinu ústní a dokonce i trávicí trakt může být užitečnou strategií. Mohlo by to zabránit invazi viru SARS-CoV-2 přirozenou cestou infekce. Dlouhodobá kontrola SARS-CoV-2 však bude vyžadovat kombinaci nástrojů aktivní a pasivní imunizace, medikamentózní terapie a dalších preventivních opatření.

Financování

Tato práce byla podpořena granty Natural Science Foundation of Jiangsu Province (Grants No BK20180224) a Natural Science Foundation for Young Scientists of Jiangsu Province (Grants No BK20160362).

prohlášení o autorském příspěvku CRediT

Shuangshi Wei: Konceptualizace, Metodologie, Formální analýza, Psaní – originální návrh, Získání finančních prostředků. Shengbao Duan: Metodologie, psaní – recenze a úpravy. Xiaomei Liu: Formální analýza, Psaní – původní návrh. Hongmei Wang: Software. Shaohua Ding: Software. Yezhou Chen: Ověření. Jinsong Xie: Software. Jingjing Tian: Ověření. Nong Yu: Zdroje, metodika, vyšetřování. pingju Ge: Metodika. xinglin Zhang: Vyšetřování. Xiaohong chen: Ověření. Yong Li:Konceptualizace, supervize, získávání finančních prostředků. Qinglin Meng: Metodika, získávání finančních prostředků.

Poznámky pod čarou