Antibodi Nebulized mRNA-encoded ditemukan untuk melindungi hamster dari COVID-19

Read Also

Dunia baru-baru ini melihat aktivitas besar di bidang pengembangan vaksin karena pandemi penyakit coronavirus 2019 (COVID-19), karena virus penyebab, severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), terus muncul di varian baru dengan peningkatan transmisibilitas, immune escape capability dan virulence.

Sebuah paper baru menjelaskan rute pencegahan baru menggunakan molekul messenger ribonucleic acid (mRNA) yang encode protective antibody di dalam penerima.

Pengantar

Penggunaan mRNA untuk mengkode vaksin berupa protein lonjakan SARS-CoV-2 dirintis oleh vaksin Pfizer/BioNTech dan Moderna. Ini adalah di antara banyak teknologi vaksin yang digunakan untuk melawan penyebaran tanpa henti dan meningkatnya jumlah kematian akibat pandemi COVID-19.

Selain itu, antibodi monoklonal juga diisolasi untuk aktivitas penetralannya terhadap virus, baik sebelum maupun sesudah pajanan. Emergency use authorization (EUA) diperoleh untuk empat protokol mAb: mAbs casirivimab + imdevimab, bamlanivimab + etesevimab, dan sotrovimab serta prophylactic mAbs tixagevimab + cilgavimab. Dari jumlah tersebut, dua yang pertama tidak lagi efektif, dan EUA mereka telah ditarik.

Antibodi ini perlu diberikan secara intravena, memerlukan pengaturan medis. Mereka harus diberikan dalam dosis yang relatif besar 10-100 mg kg-1 untuk mengimbangi fakta bahwa hanya sebagian kecil yang mencapai lokasi yang diinginkan. Ini menaikkan biaya pengobatan, membatasi ketersediaannya, terutama di low- and middle-income countries (LMIC).

Metode alternatif produksi mAb perlu dieksplorasi. Makalah saat ini, yang diterbitkan di Advanced Science, membahas alternatif semacam itu, di mana formulasi yang dapat menerima nebulisasi dirancang untuk memungkinkan pengenalan mRNA pengkode antibodi ke dalam paru-paru untuk menetralkan penyakit. Hasil in vitro dan in vivo mendukung penggunaan teknologi baru ini untuk melawan tidak hanya COVID-19 tetapi juga infeksi virus pernapasan lainnya.

Penggunaan mRNA aman karena tidak memasuki nukleus, tidak seperti DNA atau vektor virus yang membawa DNA, yang bergantung pada efeknya pada entri nuklir dan integrasi dengan genom DNA inang. Kedua, waktu paruh mRNA dalam sirkulasi relatif pendek, menghindari konsekuensi jangka panjang. Dengan mengurangi dosis yang diperlukan menjadi seperseratus dari jumlah aslinya, ketika dikirim langsung ke saluran pernapasan daripada secara sistemik, biaya terapi secara keseluruhan berkurang secara signifikan.

Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa pendekatan ini layak dilakukan, dengan menggunakan mRNA yang dienkapsulasi lipid nanopartikel (LNP) intravena yang mengkodekan antibodi penetral terhadap virus chikungunya, yang akan diekspresikan di hati.

Penelitian sebelumnya oleh penulis yang sama menunjukkan kemampuan untuk mengarahkan mRNA ke paru-paru untuk menghasilkan mAbs di sana. Dengan menghindari kebutuhan untuk memperkenalkan recombinant spike protein, para peneliti mengkodekan membrane anchor dalam heavy chain molekul antibodi imunoglobulin G (IgG). Ini memungkinkan jaringan untuk mempertahankan antibodi selama beberapa minggu.

Studi saat ini melangkah lebih jauh dengan beralih dari pemberian intratrakeal sebelumnya ke nebulisasi, yang dapat dilakukan oleh individu di luar pengaturan medis. Ini akan memungkinkan mAb diekspresikan pada konsentrasi tinggi pada permukaan mukosa, tempat utama masuknya virus pernapasan, sambil menghindari kebutuhan untuk memberikan dosis besar secara sistemik.

Apa yang ditunjukkan oleh studi tersebut?

Temuan penelitian menunjukkan kemampuan nebulized mRNA-encoded neutralizing antibody (nAb) untuk melawan infeksi SARS-CoV-2 di paru-paru hamster, mengurangi jumlah virus dan mengurangi tanda-tanda penyakit paru-paru serta penurunan berat badan terkait infeksi pada hamster.

Molekul penahan membran glycosylphosphatidylinositol (GPI) memungkinkan antibodi untuk tetap terkait dengan membran sel. Antibodi yang diuji di sini terdiri dari enam mAb yang diisolasi dari sel B yang diambil dari individu yang terinfeksi SARS-CoV-2.

Direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM) meningkatkan kemampuan untuk melihat antibodi yang pernah diekspresikan dalam kultur sel. Satu membentuk string panjang pada permukaan sel dan dengan demikian didiskualifikasi dari pengujian lebih lanjut in vivo.

Semua mAb yang terikat dan berlabuh mempertahankan kapasitas penetralan, seperti yang ditunjukkan oleh cytopathic effect (CPE) mereka dalam kultur sel monolayer. Meskipun kebanyakan dari mereka mampu menetralisir varian asli dan varian B.1.1.7, satu gagal mengimbangi yang terakhir. Kemampuan protektif dikaitkan dengan antibodi yang dikodekan mRNA spesifik dan bukan dengan jangkar GPI, seperti yang ditunjukkan oleh antibodi kontrol dengan GPI yang terpasang.

Semua mAb dapat menetralkan virus pada konsentrasi rendah, dengan konsentrasi penghambatan setengah maksimal inhibitory concentration (IC₅₀). Pengujian lebih lanjut dilakukan dengan menggunakan dua mAb terpilih, COV2-2832 dan DH1041.

model hamster

Mengikuti temuan in vitro yang menjanjikan ini, pengujian lebih lanjut dilakukan pada hamster emas Suriah, yang menyediakan model hewan yang kuat untuk infeksi COVID-19 pada manusia.

Retensi lebih lama di paru-paru

Ini menunjukkan bahwa antibodi, seperti yang diharapkan, ditambatkan ke membran sel di paru-paru oleh molekul GPI. Dibandingkan dengan bentuk yang disekresikan atau tidak berlabuh, ditemukan tetap berada di jaringan paru-paru. Pada saat yang sama, yang terakhir menyebabkan peningkatan konsentrasi serum, perbedaan tingkat serum pasca-transfeksi menjadi 27 kali lipat mendukung bentuk yang disekresikan. Ini terjadi meskipun translasi yang efisien dari kedua jenis di jaringan paru-paru setelah nebulisasi, memuncak pada 24-48 jam.

Jangkar yang dikodekan meningkatkan retensi paru-paru dari lebih dari satu hari menjadi tujuh hari, yang dapat berarti pendekatan dosis tunggal untuk pengobatan pasca-pajanan COVID-19.

Widespread delivery

Formulasi nebulasi mencapai semua bagian paru secara merata dan kaya, baik ruang alveolar maupun epitel saluran napas.

Karena virus sebagian besar ditemukan di dalam ruang alveolar, temuan ini menunjukkan potensi antibodi yang ditransfusikan untuk mencegah COVID-19 dan penyakit parah. Dosis efektif yang diberikan ke paru-paru dapat ditingkatkan dengan meningkatkan konsentrasi formulasi.

Rasio mRNA yang dikirim ke paru-paru dengan total mRNA yang dikirim adalah sekitar 12% pada hamster tetapi kemungkinan akan jauh lebih tinggi, mendekati 30-50%, pada mamalia yang lebih besar. Ini berarti bahwa jumlah formulasi nebulisasi yang jauh lebih kecil akan diperlukan untuk mencapai dosis yang diperlukan.

Journal reference:

Vanover, D. et al. (2022). Nebulized mRNA-encoded antibodies protect hamsters from sars-cov-2 infection. Advanced Science. doi: https://doi.org/10.1002/advs.202202771. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202202771