Панацея от Covid-19: начались доклинические испытания нейтрализующих антител к SARS-CoV-2

Первая российская разработка нейтрализующих антител к SARS-CoV-2, созданная в Институте молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук, получила грант Минобрнауки на доклинические испытания в размере 270 миллионов рублей. Подробности своих исследований ученые опубликовали в журнале Cell Discovery на сайте научного издательства Nature.

«Мы получили панель из специфических человеческих моноклональных антител из В-клеток выздоравливающих пациентов. Большая часть таких антител проявляла высокую вирус-нейтрализирующую активность как in vitro (в пробирке), так и in vivo (в организме сирийского хомяка. — Прим. ред.)», — сообщили авторы публикации в ответ на вопрос корреспондента Naked Science. Выяснилось, что отдельные антитела, а также их двойные комбинации сохраняют активность против циркулирующих сегодня вариантов SARS-CoV-2. При использовании в качестве профилактических или терапевтических средств они могут сильно подавлять репликацию вируса и предотвращать патологию легких у инфицированных SARS-CoV-2.

Первая фаза доклинических испытаний и получение двух продуцентов антител завершатся в конце 2022 года, а сами спасительные антитела к вирусу, который на протяжении почти двух лет убивает миллионы людей во всем мире, должны создать в течение трех лет. За это время, конечно, может произойти много изменений: с одной стороны, у вируса появятся новые штаммы, с другой — вакцинируются больше людей, что, в свою очередь, не только будет препятствовать распространению Covid-19 и росту смертности, но и образованию мутантных вариантов самого возбудителя болезни.

Но одно обстоятельство не изменится совершенно точно: Covid-19 никуда не исчезнет, с ним нужно учиться бороться и пристально следить за тем, как он мутирует и какие новые опасности готовит. Именно для этого необходимо развивать собственные разработки и вести исследования на переднем крае науки, не уповая на покупку лицензии на выпуск какой-нибудь оперативно (своевременно) сделанной зарубежной разработки.

Полное официальное название гранта — «Технологическая платформа экстренного создания средств профилактики и терапии вирусных инфекций на примере SARS-CoV2-нейтрализующих антител». История этой разработки началась летом 2020 года, когда специалисты из Института молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук создали панель из шести антител к базовым эпитопам короновируса и сообщили о своих успехах в надежде получить финансирование на продолжение работ с целью дальнейшего выпуска препарата в производство. Разработка вызвала интерес зарубежных инвесторов, однако сибирские ученые рассчитывали, что реализация состоится в России, и отказались от предложения.

Антитела уже используют в лечении

Сама идея лечить людей нейтрализующими антителами — не инновация. Введение пациентам высокоочищенной плазмы крови от переболевших при некоторых инфекционных заболеваниях практиковали в ХХ веке, и сегодня этот метод используют в некоторых клиниках для зараженных коронавирусом. Однако антитела с защитными или нейтрализующими свойствами составляют лишь небольшую часть в общем пуле противовирусных антител, которые вырабатываются иммунной системой. Концентрация нейтрализующих антител в плазме выздоровевших пациентов для полноценной защиты от SARS-CoV-2 недостаточна.

Поэтому усилия ученых направлены на получение нейтрализующих антител в виде индивидуальных молекул, которые и называются моноклональными антителами. Эксперименты ученых на сирийских хомяках показали, что эффективная доза составляет от одного до 10 миллиграммов на килограмм веса. Существуют целые классы антител против воспалительных процессов: в частности, некоторые клиники сегодня используют их для предупреждения цитокинового шторма при лечении пациентов в ковидных госпиталях. Антитела также широко используют против онкологических заболеваний.

Эта терапия называется таргетной, поскольку препарат направлен на конкретную мишень. Однако антитела для противораковой терапии направлены на собственные клетки организма человека, поэтому они, как правило, высокотоксичны и имеют целый ряд побочных эффектов, в отличие от противовирусных антител, которые не связываются ни с какими рецепторами внутренних органов человека, а действуют только на S-белок вируса. Тем не менее первая фаза доклинических испытаний препарата — это проверка на токсичность, а затем ученые изучат его эффективность в различных дозировках: чем выше эффективность, тем ниже понадобится доза, что принципиально для инвесторов и производителей.

Разработкой нейтрализующих моноклональных антител к Covid-19 занимаются более 20 компаний в мире, причем большинство уже прошли стадию доклинических испытаний. Научная группа ИМКБ СО РАН получила финансирование на такие испытания только в конце сентября этого года. В проекте участвуют соисполнители из разных институтов и ведомств, каждое из которых будет выполнять свою часть работы: Институт молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта (ИМБ РАН), ООО «Имген+», ФГБУ «Федеральный научно-клинический центр специализированных видов медицинской помощи и медицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России» (ФГБУ ФНКЦ ФМБА РФ), ФГБУ «Государственный научный центр «Институт иммунологии» ФМБА России, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Минздрава.

Помимо доклинических испытаний уже полученных противовирусных антител, цель проекта — получение новых вариантов антител, способных нейтрализовать широкий спектр мутантов SARS-CoV-2. На сегодня только у трех зарубежных разработчиков продукты дошли до стадии клинического применения и доказали свою высокую эффективность: Regeneron, Eli Lilly и Vir Biotechnology. Судя по опубликованным данным, введение нейтрализующих антител в первые дни после появления симптомов и постановки диагноза позволяет на 70-80% снизить риск госпитализации и смерти.

Одним из первых счастливых потребителей нейтрализующих антител к SARS-CoV-2 от компании Regeneron стал экс-президент США Дональд Трамп, получивший восемь граммов (дозу выбрали с кратным запасом) препарата на ранней стадии заболевания. На поздних стадиях эффективность нейтрализующих антител на порядки ниже, поскольку в организме включаются почти необратимые воспалительные процессы (цитокиновый шторм).

Кому нужны антитела

Теоретически антитела должны вырабатываться самим организмом человека при встрече с вирусом, но этот процесс не всегда происходит вовремя и в нужном объеме. У вакцинированных же собственные нейтрализующие антитела нарабатываются намного быстрее и в большем количестве, чем у тех, кто не привился. Но существуют достаточно многочисленные группы людей, которым вакцина либо противопоказана, либо она не дает достаточного для защиты титра антител в каком-то конкретном случае (например, пациенты с иммунодефицитами).

В этих случаях человеку можно спасти жизнь введением необходимой дозы нейтрализующих антител с широким спектром действия и высокой активностью. Это может быть одно или несколько антител — разные производители практикуют разные подходы к выбору своих продуктов. Их общая цель — полученный препарат должен нейтрализовать максимальное количество вирусных частиц, включая все мутантные варианты.

«Для решения проблемы мутационного ускользания достаточно введения двух разных антител или «коктейля» антител против двух разных участков шиповидного белка вируса, — рассказал руководитель лаборатории ИМКБ СО РАН Александр Таранин. — Интересно, что антитела, которые демонстрируют высокую нейтрализующую способность in vitro, могут обладать намного более низкой эффективностью при введении в живой организм (in vivo) и наоборот, поэтому нам еще предстоит проверить все созданные нами антитела и выбрать два наиболее перспективных для дальнейших исследований».

Маленькие антитела больших животных

Отдельное перспективное направление в создании противовирусных средств на основе моноклональных нейтрализующих антител — использование антител верблюдов, лам и альпака. У представителей семейства верблюжьих могут нарабатываться антитела, которые состоят только из тяжелых цепей иммуноглобулинов (человеческие антитела состоят из двух тяжелых и двух легких цепей). Антигенсвязывающие участки (домены) таких тяжелых цепей называют однодоменными антителами или наноантителами, поскольку они примерно в 10 раз меньше человеческих — их размер составляет от шести до 10 нанометров.

С одной стороны, это делает их более мобильными и повышает вероятность связывания с вирусом: чтобы «приклеиться» к шипику S-белка, человеческому антителу нужно повернуться «правильной» стороной, а наноантитела быстро «облепляют» его с разных сторон, надежно блокируя. С другой — большой размер антитела необходим, чтобы оно удерживалось в кровотоке, а не мгновенно выводилось через почки. Для этой цели к наноантителам прикрепляют фрагмент структуры человеческих антител, то есть гуманизируют их.

Эксперименты на мышах показали, что наноантитела эффективно работают при попадании непосредственно в легкие: например, при помощи ингалятора (небулайзера). Но такая методика требует дальнейшей проверки, поскольку из легких эти частицы тоже быстро попадают в кровоток. Одна из работ в рамках данного проекта — получение эффективных антител на основе двух наноантител, связанных друг с другом: одно — против вируса, а второе хорошо задерживается на белке легочной слизи.

Работать с наноантителами намного удобнее, чем с человеческими: особенности их структуры позволяют создавать самые различные варианты терапевтических молекул. Кроме того, они легко поддаются гуманизации, то есть такому изменению последовательности, которое делает их очень похожими на человеческие антитела. Возможно, в будущем эту технологию задействуют в производстве терапевтических препаратов, а сегодня ее активно используют для лабораторных исследований.

Гонка на опережение

Когда создается новое лекарство, которое должно стать если не панацеей, то хотя бы средством спасения огромного числа людей, необходимы усилия многих научных групп во всем мире. Чем их будет больше, тем выше шансы решить проблему. Из трех препаратов антител, одобренных для применения в США, наиболее широкими нейтрализующими свойствами обладает Sotrovimab — продукт компании GSK-VIR. Пока только Sotrovimab оказался нечувствительным ко всем известным новым мутациям, включая самый агрессивный «бета» (южноафриканский) вариант с очень высокой летальностью. Нечувствительность антител к штаммам — это сохранение нейтрализующей функции антител, несмотря на изменчивость SARS-CoV-2.

Препарат спас жизни многих пациентов, но сегодня (спустя год) в коктейле из двух антител компании Regeneron одно оказалось неэффективным против бета-варианта. В коктейле компании Eli Lilly «бету» не способны нейтрализовать оба антитела. Это штатная ситуация при таких «спасательных» противовирусных операциях. Полученный опыт этой компании показывает, что нельзя рассчитывать на терапевтический эффект одного вида антител, даже активно нейтрализующих вирус, при риске появления новых штаммов. Сегодня ученые, работающие над этим направлением, стараются охватить как можно больше вариантов SARS-CoV-2. Сложно создать защиту против мутаций, которых еще нет, но можно подготовить базу для быстрого получения новых антител.

Борьба науки с Covid-19 — гонка на опережение. Кто быстрее успеет — ученые с широко нейтрализующими и высокоактивными моноклональными антителами и с новыми вакцинами или вирус с очередными вариантами мутаций? Страны, которые не участвуют в этой гонке, вынуждены рассчитывать на импортные достижения фармакологии, высокую социальную ответственность и дисциплину своих граждан, которые будут регулярно вовремя прививаться, носить маски, соблюдать дистанцию, а также на отечественную систему медицины, призванную спасти тех, кто не смог защитить себя сам.

Быстрому появлению вакцины против SARS-CoV-2 (всего год против обычных трех-пяти лет на разработку и создание новых препаратов) во всем мире мы обязаны всего нескольким научным группам, которые на протяжении многих лет работали с предыдущими вариантами короновирусов — MERS и SARS-CoV-1. В названии гранта ИМКБ СО РАН ключевое слово — «экстренный». Наука не в состоянии быстро изобрести лекарства против новых заболеваний, но, исследовав основные принципы защитных механизмов, можно создать некую универсальную технологическую платформу для их оперативной разработки.