W niedawnym artykule opublikowanym w czasopiśmie Science Translational Medicine naukowcy wykazali, że połączenie awidności i swoistości tradycyjnych przeciwciał monoklonalnych (MAbs) może rozszerzyć ich zakres neutralizacji i odporność na różnorodność wirusów przy użyciu platformy przeciwciał o wielu swoistościach i wielu powinowactwach (Multabody, MB) pochodzących z protomeru ludzkiej apoferrytyny. Platforma MB łączyła zwiększone powinowactwo z wielospecyficznością, tj. agregacją kilku fragmentów przeciwciał rozpoznających różne epitopy w celu rozpoznania antygenu, które pozostają niezakłócone przez mutacje wirusowe. Ponadto przetestowano, czy platforma MB zapewnia ochronę in vivo przed różnymi wariantami koronawirusa zespołu ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2) (VOC) i innymi koronawirusami (CoV) w niskich dawkach. Koktajl REGEN-COV otrzymał zezwolenie Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (U.S.-FDA) na leczenie choroby koronawirusowej 2019 (COVID-19). Jednak po pojawieniu się Omicron BA.1 FDA cofnęła autoryzację. Wraz z pojawieniem się podwariantów Omicron, BQ.1.1 i XBB.1, FDA cofnęła autoryzacje mAbs, które skutecznie neutralizowały Omicron, w tym bebtelowimab. Ponieważ większość zatwierdzonych przez FDA terapii mAb stopniowo traciła skuteczność przeciwko podwariantom Omicron, istnieje pilna niezaspokojona potrzeba medyczna na nowe, bardziej skuteczne terapeutyki mAb dla SARS-CoV-2 o zwiększonej sile działania i szerokiej aktywności, ale skuteczne przy zmniejszonej dawce terapeutycznej (dawkach terapeutycznych). Ponadto mAb dla SARS-CoV-2 powinny stać się dostępne po obniżonych kosztach, aby sprostać globalnemu zapotrzebowaniu. W związku z tym naukowcy muszą znaleźć strategie alternatywnych dróg podawania mAbs dla SARS-CoV-2, takich jak podskórne lub domięśniowe podawanie. W tym względzie przyjęcie podejścia opartego na zwiększeniu wartościowości przeciwciał mogłoby pomóc zwiększyć powinowactwo wiązania mAbs, a tym samym potencjalnie obniżyć jego dawkę terapeutyczną, poprawić zakres neutralizacji i umożliwić podawanie innymi drogami. Naukowcy odkryli kilka strategii inżynierii przeciwciał w celu wykorzystania awidności do zwiększenia funkcjonalnych odpowiedzi terapeutycznych mAb. Warto zauważyć, że badanie kliniczne fazy I/II testuje skuteczność GEN3009, INBRX-106 i IGM-8444 przeciwko nowotworom hematologicznym i litym, podkreślając w ten sposób znaczenie kliniczne/korzyści platform podobnych do MB. Opierając się na tej samej zasadzie, naukowcy opracowali platformę MB w celu zwiększenia siły neutralizacji mAb ukierunkowanych na SARS-CoV-2; wykorzystali jednak ludzki protomer lekkiego łańcucha apoferrytyny do napędzania oligomeryzacji fragmentów przeciwciał. Głównym celem badania było potwierdzenie, że format MB przezwyciężył różnorodność wirusów dzięki wszystkim silnym przeciwciałom, które zawierał. Naukowcy określili siłę działania za pomocą testów neutralizacji in vitro przy użyciu pseudowirusów (PsV) lub autentycznych wirusów SARS-CoV-2 lub sarbekowirusów. Przetestowali, czy wzrost neutralizacji SARS-CoV-2 in vitro przez MB przełożył się na wyższą ochronę in vivo przy niskich dawkach. Oceniono również, czy MB mogą odzyskać siłę neutralizacji przeciwko wszystkim VOC i rozszerzyć zakres neutralizacji, aby objąć inne CoV, w tym sarbekowirusy. W celu oceny in vivo przeciwko wirusom SARS-CoV-2 typu dzikiego (WT) oraz VOC Alpha, Beta, Gamma, Delta i Omicron BA.1, zespół wygenerował samoorganizującą się, oligomeryczną cząsteczkę zdolną do ultrasilnej neutralizacji, określaną jako tri-specyficzny 298-52-80 MB o właściwościach biochemicznych podobnych do przeciwciał. Posiadała ona Fabs pochodzące z trzech wcześniej zidentyfikowanych mAbs o umiarkowanej sile, mAbs 298, 52 i 80, co zwiększyło jej siłę neutralizacji prawie 1000-krotnie w stosunku do odpowiadającego jej koktajlu immunoglobulin G (IgG), IgG4*. Odpowiedni koktajl IgG z fragmentem IgG4, krystalizowalnym (Fc), miał pięć mutacji, a mianowicie S228P, F234A, L235A, G237A i P238S, w celu zniesienia wiązania z receptorami Fc-gamma (FcγR). Naukowcy wykorzystali kriogeniczną mikroskopię elektronową (cryo-EM), aby potwierdzić prawidłowy montaż tego MB. Ponadto określili molekularne szczegóły interakcji Fab z domeną wiążącą receptor (RBD) za pomocą krystalografii rentgenowskiej i wiązania przeciwciał za pomocą interferometrii biowarstwowej (BLI). Trójspecyficzny 298-52-80 MB był prawie 1000 razy silniejszy niż koktajl przeciwciał IgG4* i wykazywał wartość półmaksymalnego stężenia hamującego (IC50) wynoszącą 0,0002 μg/ml. Zgodnie z wcześniejszymi doniesieniami, zamiana podtypu Fc z IgG1 na IgG4* nie wpłynęła na siłę neutralizacji IgG lub MB. Analiza krio-EM trójspecyficznego 298-52-80 MB wykazała minimalny wpływ fuzji genetycznych jednołańcuchowych (sc)Fab i scFc. Niemniej jednak, MB zbudowany na rozszczepionym rusztowaniu apoferrytyny przyjął zamierzoną dyspozycję strukturalną, uzasadniając w ten sposób MB jako jednolity lek biologiczny. In vivo, MB wykazywał wyższą siłę neutralizacji przeciwko śmiertelnej prowokacji SARS-CoV-2 niż koktajl IgG4* przy 430 razy mniejszej ilości molowej niż IgG. Przy IC50 5 μg/ml, pięć mAbs, 52, 80, 2-36, 11-11 i 10-40, wykazywało 100% szerokość neutralizacji. Po zmniejszeniu wartości odcięcia IC50 do 0,01 μg/ml, aby przypominała siłę REGEN-COV, tylko dwa mAbs, 11-11 i 10-40, wykazały aktywność neutralizującą przeciwko dwóm VOC SARS-CoV-2. I odwrotnie, jako monospecyficzne MB, mAbs, 2-7, 80 i 52 osiągnęły 100% szerokości przy wartości odcięcia IC50 wynoszącej 0,01 μg/ml. Pozostałe MB straciły siłę działania przeciwko Omicron BA.1, ale, z wyjątkiem 298 i 2-38, nadal neutralizowały z IC50 mniej niż 0,3 μg/ml. Gęstość białka spike (S) na powierzchni wirionu może sprzyjać zwiększonej awidności MB. Tak więc, podczas gdy mAbs 80 i 2-7 straciły siłę działania przeciwko VOC z mutacjami w RBD, mutacje te prawie nie zmieniły pozornego powinowactwa wiązania i profili neutralizacji tych cząsteczek przeciwciał, gdy były wyświetlane jako MB. W przypadku ludzkiego wirusa niedoboru odporności 1 (HIV-1) i grypy, wiele lat badań pomogło odkryć silne przeciwciała o szerokim działaniu neutralizującym. Wręcz przeciwnie, trójspecyficzny MB zawierający swoistości 2-7, 10-40 i 11-11 wykazał silną neutralizację in vitro wszystkich LZO SARS-CoV-2, w tym niedawno wyłonionych podwariantów Omicron, BQ.1.1 i XBB.1. Co ważniejsze, rozszerzył zakres neutralizacji na inne CoV przy potencjale neutralizacji w zakresie zatwierdzonych przez FDA terapii SARS-CoV-2. Potencjał MB do tolerowania zmienności sekwencji wirusa może być korzystny dla harmonogramu odkrywania przeciwciał. Mogłoby to pomóc w zwiększeniu wytrzymałości wcześniej zidentyfikowanych mAbs ze zdolnością do neutralizowania pojawiających się LZO SARS-CoV-2 bez wyraźnego wzrostu autoreaktywności. Ze względu na brak wielospecyficzności, monospecyficzne przeciwciało 80 MB utraciło siłę neutralizacji przeciwko wirusowi Omicron BA.5 VOC. W związku z tym połączenie wielu najlepszych w swojej klasie przeciwciał w wielospecyficzny MB może pomóc (ponownie) uzyskać bardziej odporną siłę neutralizacji w warunkach szybkiej ewolucji SARS-CoV-2. Co więcej, połączenie wielu swoistości w jedną cząsteczkę powinno zapewnić biodostępność wszystkich składników w trakcie terapii, co w przeszłości ograniczało skuteczność koktajli mAb.