Nanobodies zum Schutz vor SARS-CoV-2 und Covid-19

Im nächsten Schritt konstruierten die Wissenschaftler Nanobody-Fusionen. Diese besitzen zwei Antigen-Bindungsstellen in einem Molekül. Dazu fusionierten sie jeweils zwei Nanobodies, zum Beispiel E+V, V+E, E+W und W+E.

Sie konnten demonstrieren, dass der stärkste dimerisierte Nanobody (V+E) an alle drei Spike-Proteine des Trimers bindet. Dadurch scheinen die Rezeptorbindedomänen stabilisiert zu werden, was in der Folge die proteolytische Spaltung des Spike-Proteins und damit den Wechsel in die irreversible Postfusionskonformation verhindert. Diese sogenannten biparatopischen Nanobodies neutralisierten die SARS-CoV-2-Infektion auch dann noch, wenn das Antikörperkonstrukt um den Faktor 62 im Vergleich zu den einzelnen Nanobodies verdünnt war. Das entspricht einer verbesserten Bindungsstärke um mindestens das 22-Fache.

Bemerkenswert war zudem, dass bei der Viruspassage in Vero E6-Zellen in Gegenwart der Nanobodies E, U, V und W, aber nicht in Gegenwart der biparatopischen Nanobody-Konstrukte V+E oder E+V, Escape-Varianten des Coronavirus isoliert werden konnten, die Mutationen innerhalb der Epitopregionen aufwiesen. Diese Beobachtung unterstreicht den Vorteil der gleichzeitigen Ausrichtung auf mehr als ein Epitop.

Vielleicht sollte man auch noch erwähnen, dass die Bindung des V-Nanobody nicht die Aminosäuren 417, 484 und 501 des Spike-Proteins umfasst, die bei den Virusmutanten aus Großbritannien, Südafrika und Brasilien identifiziert wurden. Dies könnte bedeuten, dass der biparatope Antikörper V+E (oder E+V) gegen diese Varianten wirksam sein könnten.

Obwohl Nanobodies für den Einsatz bei einer Vielzahl von Krankheiten, von Krebs bis hin zu Infektionskrankheiten, klinisch getestet werden, wurde bisher nur Caplacizumab (ein bivalenter Nanobody gegen den Von-Willebrand-Faktor) durch die Europäische Arzneimittelagentur (EMA) und die US-amerikanische Zulassungsbehörde (FDA) für die Behandlung von thrombotischer thrombozytopenischer Purpura und Thrombose zugelassen.