Pengembangan Antibodi Monoklonal Terhadap SARS-Cov-2
Dalam sebuah penelitian baru-baru ini yang diterbitkan dalam Molecular Therapy journal, para peneliti mengeksplorasi strategi untuk mengembangkan monoclonal antibodies (mAbs) yang efektif terhadap severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2).
Latar belakang
Beberapa neutralizing antibodies (nAbs) yang mengikat
protein lonjakan SARS-CoV-2 telah disetujui oleh Food and Drug Administration
(FDA) untuk mengobati penyakit coronavirus 2019 (COVID-19). Ini terutama karena
peran penting dari identifikasi sel inang yang dimediasi reseptor dan
internalisasi SARS-CoV-2 dalam perbanyakan virus.
Mutasi pada prototype spike receptor-binding domain (RBD)
telah membuat antibodi tidak efektif dalam menetralkan virus dan secara signifikan
mengurangi kemanjuran vaksin. Oleh karena itu, munculnya SARS-CoV-2 variants of
concern (VOCs) sebagai akibat dari evolusi virus yang sedang berlangsung secara
eksplisit relevan dengan efektivitas terapi COVID-19. Analisis kritis juga
diperlukan untuk memahami bagaimana mutasi yang dipilih secara positif oleh spike
itu mengubah fungsi virus dan menghindari respons imun.
VOC SARS-CoV2 dan pengikatan ACE2
Peningkatan pengikatan angiotensin-converting enzyme-2
(ACE2) yang ditemukan pada varian SARS-CoV-2 Beta yang mengakibatkan gelombang
kedua COVID-19 pada tahun 2020 sebagian besar didorong oleh tiga mutasi, K417N,
E484K, dan N501Y. Perubahan K417N/T spike membedakan varian Beta dan Gamma,
yang memiliki afinitas pengikatan ACE2 yang sebanding. Varian Delta, yang pada
April 2021 menyebabkan gelombang COVID-19 paling mematikan, memiliki sepuluh
perubahan lonjakan, termasuk T19R dan G142D, di mana mutasi L452R dan T478K
meningkatkan pengikatan ACE2. Varian Omikron SARS-CoV-2 pertama kali muncul
dengan jumlah perubahan terbesar dalam lonjakannya, yang tidak hanya secara
signifikan meningkatkan pengikatan, infektivitas, dan transmisi ACE2, tetapi
juga memfasilitasi penghindaran sebagian besar nAb dan vaksin.
Semua 195 asam amino yang ditemukan dalam RBD virus terkait
dengan mutasi pada protein lonjakan. Namun, tidak semua mutasi yang diusulkan
termasuk pengikatan ACE2. Investigasi mutasi menyeluruh yang dilakukan selama
fase awal pandemi COVID-19 menemukan mutasi pada RBD yang memodifikasi
pengikatan ACE2 dan/atau sesuai untuk terapi berbasis antibodi. Anehnya, hanya
enam dari 16 mutasi RBD yang terlibat dalam penghindaran kekebalan VOC - yaitu,
G339D, L452R, S477N, T478K, E484K, dan N501Y- dikaitkan dengan pengikatan ACE2
yang lebih tinggi. Lebih lanjut, dengan memilih mutasi yang paling pas dalam
epitop antigenik (Ag), seleksi positif VOC dapat dikaitkan dengan peningkatan
resistensi terhadap serum pasca-vaksinasi dan pemulihan.
Penyelidikan pemodelan molekul yang dilakukan oleh tim
menunjukkan bahwa Omicron mengikat ACE2 hampir 2,5 kali lebih kuat daripada
strain aslinya. Hal ini disebabkan oleh pergantian pemain termasuk T478K,
Q493K, dan Q498R, sementara K417N dan E484A melakukan peran yang berlawanan.
Karena itu, teori bahwa mutasi menyebabkan peningkatan pengikatan ACE2 terbukti
tidak efektif dalam menjelaskan sifat rumit dari kemampuan beradaptasi inang
virus. Tingkat mutasi yang meningkat pada SARS-CoV-2 kemungkinan merupakan
hasil dari mutasi positif bersih yang muncul dalam keadaan atipikal, seperti respons
imunologis inang, kejadian zoonosis potensial, dan adaptasi virus, bukan
semata-mata karena tekanan selektif.
Mutasi pada ACE2 yang bersaing dengan epitop RBD
Tim memodelkan struktur 3D mAb ini dengan Beta dan Gamma RBD
untuk memeriksa antarmuka. Ditemukan bahwa E484K menghilangkan kontak
elektrostatik ke complementarity-determining region H2 (CDRH2) dan CDRL3 dari
bamlanivimab, sedangkan K417N melarutkan kontak dengan CDRH2 dari etesevimab.
Imdevimab dan casirivimab keduanya mengikat dua epitop yang tidak tumpang
tindih pada RBD, oleh karena itu yang terakhir mempertahankan netralisasi beta
sedangkan kapasitas netralisasi casirivimab berkurang secara signifikan sebagai
akibat dari perubahan E484K. Meningkatkan interaksi Delta RBD-ACE2 dengan
mutasi L452R dan T478K menghilangkan kemampuan regdanvimab untuk menetralkan
versi Delta.
Tim juga mencatat bahwa regdanvimab dan bamlanivimab escape secara
langsung dikaitkan dengan N417N dan E484A, secara signifikan menurunkan
afinitas pengikatan ACE2-RBD. Penemuan ini lebih lanjut mendukung hipotesis
bahwa tingkat mutasi yang lebih tinggi pada SARS-CoV-2 kemungkinan merupakan
hasil dari mutasi positif-bersih yang muncul dalam keadaan atipikal daripada
peningkatan afinitas ACE2. Mengingat pelarian kekebalan Omicron dan munculnya
subvarian, termasuk BA.2, FDA memperbarui persetujuannya untuk penggunaan dua
obat koktail berbasis mAb seperti koktail etesevimab/bamlanivimab dan koktail
casirivimab/imdevimab pada COVID-19.
Memposisikan ulang mAb yang lolos VOC menggunakan diversifikasi CDR
Sementara antibodi tertentu menunjukkan efektivitas yang lebih
baik terhadap VOC serta sarbecovirus lainnya, yang lain mengalami banyak mutasi
yang memungkinkan varian baru untuk menghindari sistem kekebalan. Karena
SARS-CoV-2 dicirikan dengan penghindaran kekebalan yang efisien, diversifikasi
CDR dianggap sebagai pilihan yang layak untuk mendesain ulang antibodi yang
lolos yang sebelumnya dikembangkan terhadap varian tertentu. Perkembangan ini
difasilitasi oleh informasi yang terkait dengan epitop-paratop yang dimediasi
hotspot yang telah ditentukan sebelumnya. Baru-baru ini, AstraZeneca telah
menggunakan metode ini untuk meningkatkan afinitas AB1 turunan hibridoma
terhadap murine chemokine ligand 20 (muCCL20).
Secara keseluruhan, penelitian ini menunjukkan pengembangan
metode yang sebagian meniru pengikatan prioritas pose bias yang ditemukan dalam
algoritma docking serta strategi desain heuristik. Stabilitas dan ketahanan
pose yang dihasilkan terhadap perubahan konformasi dan reorientasi juga dapat
dikonfirmasi dengan pemodelan dalam pelarut dari pose Ab-Ag.
Journal reference:
The paradigm of immune escape by SARS-CoV-2 variants and
strategies for repositioning subverted mAbs against escaped VOCs. Molecular
Therapy (2022). doi: https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2022.08.020
https://www.cell.com/molecular-therapy-family/molecular-therapy/fulltext/S1525-0016(22)00508-1
Post Comment
No comments