Bispecific antibodi menetralkan Sarbecovirus dengan peningkatan luas dan potensi

Read Also

Dalam studi terbaru yang diposting ke preprint server bioRxiv*, para peneliti mengembangkan bispecific antibodies (bsAbs), menetralkan varian severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). 

SARS-CoV-2, agen penyebab pandemi penyakit coronavirus 2019 (COVID-19), sampai saat ini telah menyebabkan lebih dari 633 juta kasus dan lebih dari 6,5 juta kematian secara global. Meskipun SARS-CoV-2 memiliki tingkat kematian yang rendah, penyakit ini jauh lebih mudah menular daripada SARS-CoV-1, yang juga berasal dari sub-genus Sarbecovirus yang sama. Terlepas dari efikasi vaksin COVID-19 yang tinggi, terdapat kebutuhan untuk opsi terapi tambahan, terutama untuk beberapa populasi berisiko, seperti orang dewasa dengan gangguan sistem imun.

Sebagian neutralizing antibodies (nAbs) menargetkan spike protein’s receptor-binding domain (RBD). Antibodi dapat mengikat satu atau dua RBD pada single spike trimer melalui fragment antibody-binding (Fab) arms. bsAbs adalah konstruksi multivalen yang berisi dua lengan Fab yang mengikat spike epitopes yang berbeda. bsAb menunjukkan peningkatan resistensi terhadap varian SARS-CoV-2 yang muncul daripada nAb monospesifik.

Studi dan temuan

Dalam penelitian ini, para peneliti mengembangkan bsAb dari nAb individu yang diisolasi dari individu yang terinfeksi SARS-CoV-2 galur Wuhan Hu-1. bsAbs dihasilkan dengan menggabungkan nAbs COVA1-16 dan COVA2-02 yang kurang kuat dengan COVA2-15 dan COVA1-18 yang sangat kuat menggunakan metode controlled Fab arm exchange (cFAE). Melalui reaksi redoks, teknik ini dapat dengan cepat menghasilkan bsAb dari dua molekul parental immunoglobulin G 1 (IgG1). Selain itu, nAb yang kurang kuat juga menunjukkan reaktivitas silang dengan SARS-CoV-1.

Setiap molekul IgG1 induk mengandung mutasi (F405L atau K409R) pada lengan fragmennya yang dapat dikristalisasi (Fc) untuk memungkinkan heterodimerisasi. Mutasi ini tidak memengaruhi antibody-dependent cellular trogocytosis (ADCT), phagocytosis (ADCP), atau pseudovirus neutralization. Biolayer interferometry (BLI) dan enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) mengkonfirmasi bahwa cFAE menghasilkan bsAb yang bonafid dan bukan campuran antibodi monospesifik.

Para penulis menghasilkan bsAb "lengan mati" dengan menggabungkan COVA nAbs dengan antibodi spesifik untuk virus hepatitis C (HCV). Konstruksi ukuran IgG ini pada dasarnya hanya memiliki satu Fab. Pengikatan bsAb yang mengandung Fab yang tidak relevan/mati (IgG+-) ke protein lonjakan Wuhan-Hu-1, varian Beta, dan SARS-CoV-1 dibandingkan menggunakan BLI relatif terhadap rekan induknya (IgG++). IgG+- nAbs memiliki pengikatan yang lebih rendah pada protein lonjakan Wuhan-Hu-1, dan efek ini lebih jelas untuk varian Beta.

Selanjutnya, peneliti melakukan pengukuran BLI terhadap COVA1-16/2-02, COVA2-02/2-15, dan COVA1-16/2-15 bsAbs terhadap protein lonjakan SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1, Beta varian, dan SARS-CoV-1. BsAb ini tetap mengikat protein lonjakan yang diuji. BsAbs yang mengandung lengan Fab COVA2-02 menunjukkan pengikatan substansial pada lonjakan SARS-CoV-1, meskipun lengan Fab lainnya (COVA02-15) tidak berkontribusi pada interaksi ini.

Para penulis mengandalkan fotometri massa (MP) untuk menilai karakteristik pengikatan bsAb, antibodi monospesifik, dan bsAb "lengan mati" yang sesuai dengan spike trimer. COVA1-16 nAb lebih disukai terikat dalam stoikiometri IgG: spike trimer 1:1, sedangkan COVA2-02 diikat dalam stoikiometri 2:1. Untuk bsAb, stoikiometri yang diamati dari IgG: spike trimer adalah 3:1, yang tidak teridentifikasi untuk nAb COVA mana pun.

Aktivitas penetralan antibodi dinilai menggunakan pseudovirus. Lengan mati COVA1-16 dan COVA2-02 bsAbs kehilangan netralisasi terhadap SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 Wuhan, dan varian Beta. Sebaliknya, lengan mati COVA2-15 dan COVA-18 bsAbs 11 dan 30 kali lipat kurang kuat melawan SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1 daripada rekan monospesifik mereka, menunjukkan substitusi lengan Fab dengan Fab yang tidak relevan. menyebabkan penurunan yang signifikan dalam potensi netralisasi.

Akhirnya, potensi penetralan bsAbs dievaluasi dengan membandingkan potensi dan luasnya antibodi COVA monospesifik terhadap SARS-CoV-2 Wuhan-Hu-1, varian mutannya, dan SARS-CoV-1. COVA1-16 monospesifik menunjukkan aktivitas penetralan luas terhadap Wuhan-Hu-1 dan mutan seperti varian D614G, Alpha, Beta, Gamma, Delta, dan Omicron. COVA2-02 menetralkan SARS-CoV-2 dengan lemah tetapi memiliki potensi yang sama dengan COVA1-16 melawan SARS-CoV-1.

COVA2-15 menetralkan varian Wuhan-Hu-1, Alpha, dan D614G tetapi gagal menetralkan subvarian Omicron. COVA1-16/2-02 bsAb sedikit kurang kuat daripada antibodi monospesifik COVA1-16 tetapi lebih dari COVA2-02 saja. Ini secara konsisten menetralkan semua pseudovirus yang diuji pada berbagai konsentrasi penghambatan setengah maksimal (IC50). COVA1-16/2-15 bsAb meningkatkan potensi penetralan dan luasnya relatif terhadap antibodi monospesifik COVA1-16 dan COVA2-15.

COVA2-02/2-15 bsAb juga menunjukkan peningkatan potensi dan luasnya relatif terhadap rekan monospesifiknya. Namun, bsAb ini memiliki aktivitas netralisasi yang lemah terhadap SARS-CoV-2 Beta, Gamma, Delta, dan Omicron serta tidak menetralkan Omicron BA.1. Khususnya, COVA2-02/2-15 bsAb menunjukkan potensi peningkatan empat kali lipat melawan SARS-CoV-2 Delta dibandingkan campuran antibodi monospesifik COVA2-02 + COVA2-15.

Kesimpulan

Singkatnya, penelitian ini menunjukkan generasi bsAb yang berbeda menggunakan SARS-CoV-2 nAbs yang diisolasi dari individu yang sembuh. bsAbs menetralkan semua varian SARS-CoV-2 yang diuji tetapi dengan potensi yang berbeda-beda. Meskipun bsAbs dan koktail antibodi menunjukkan potensi penetralan yang sebanding, bsAbs memiliki stoikiometri pengikatan yang lebih tinggi daripada koktail antibodi. Secara keseluruhan, hasil menggarisbawahi pentingnya pan-Sarbecovirus nAbs luas yang menargetkan epitop yang dikonservasi untuk menghasilkan konstruksi antibodi multivalen yang menahan pelarian virus oleh varian mutan SARS-CoV-2.

*Pemberitahuan Penting

bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak ditinjau sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai konklusif, memandu praktik klinis/perilaku terkait kesehatan, atau diperlakukan sebagai informasi yang sudah mapan.

Journal reference:

Radić L, Sliepen K, Yin V, et al. Bispecific Antibodies Combine Breadth, Potency, and Avidity of Parental Antibodies to Neutralize Sarbecoviruses. bioRxiv, 2022. DOI:10.1101/2022.11.11.516125, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.11.11.516125v1