Разработали антитела против устойчивого к антибиотикам золотистого стафилококка

Бактерия Staphylococcus aureus стремительно развивает устойчивость к антибиотикам. При этом она уклоняется и от иммунитета. У S. aureus есть белки, связывающие иммуноглобулины: SpA и Sbi. Они содержат пять и два иммуноглобулин-связывающих домена (IgBD) соответственно. С помощью этих доменов S. aureu захватывает кристаллизующийся фрагмент иммуноглобулина (Fcγ). Этот фрагмент — ключевой для привлечения иммунных клеток. Он взаимодействует с иммунными клетками и системой комплемента через рецепторы FcγR, C1q и FcRn. Когда бактерия захватывает Fcγ, антитела не могут запустить нейтрализацию.

Исследователи из США сконструировали антитела, которые обходят этот защитный механизм и нейтрализуют инфекцию. Для этого они модифицировали концевой участок (Fcγ) человеческого антитела.

Ранее ученые иммунизировали мышей вариантом SpA, который не может связывать IgG, и выделили мышиное моноклональное антитело 3F6 с областью, определяющей специфическую для SpA комплементарность (CDR). Такие антитела могли нейтрализовать SpA. Затем эти последовательности ввели в человеческий иммуноглобулин hIgG1, чтобы получить рекомбинантный 3F6-hIgG1.

В итоге получились антитела, с которым SpA может связывается как через Fc, так и через CDR. Ученые решили изменить конструкцию Fcγ так, чтобы SpA связывался исключительно с CDR. Для этого в Fcγ-домен 3F6-hIgG1 авторы добавили аминокислотные замены. В результате получилось шесть вариантов антител 3F6-hIgG1, обозначенные как А, E, S, P, AESP и R.

Далее авторы оценили взаимодействие таких антител с очищенным человеческим hC1q (компонент системы комплемента) в присутствии контроля (PBS), SpA, SpA_KKAA (модифицированного белка, который хуже связывается с Fcγ) или бактерий: дикого штамма Newman или его вариантов, Δspa и spa_KKAA. Оказалось, что hC1q лучше связывался с модифицированными антителами AESP/R в присутствии SpA или SpA_KKAA по сравнению со связыванием hC1q с антителом 3F6-hIgG1 в комплексе с SpA_KKAA. При этом такие замены не влияли на связывание антител с рецепторами FcγR лейкоцитов.

Эффективность сконструированных антител ученые проверили на мышиной модели инфекции кровотока, вызванной устойчивым к метициллину штаммом стафилококка (MW2 MRSA). В предыдущих исследованиях у мышей рекомбинантное антитело 3F6-hIgG1 само по себе уже снижало бактериальную нагрузку и симптомы инфекции, а антитела с аминокислотными заменами (R и AESP) сработали еще лучше.

Чтобы оценить эффективность тестируемых антител у людей, авторы разработали анализ с использованием цельной антикоагулированной крови здоровых добровольцев. Когда 3F6-hIgG1_AESP и 3F6-hIgG1_R добавили в кровь, уничтожение бактерий MRSA улучшилось по сравнению с добавлением простого 3F6-hIgG1.

Однако возникла проблема: модификации антитела, которые позволяли ему избегать SpA, мешали связываться с рецептором FcRn, важным для иммунного ответа. Тогда ученые сделали еще несколько аминокислотных замен и нашли самый оптимальный вариант антитела, который бы связывался с FcRn эффективно. Его обозначили 3F6-hIgG1_R-QVV. Антитело протестировали на трансгенных гуманизированных мышах. Этот вариант снижал бактериальную нагрузку и уменьшал абсцессы в тканях инфицированных животными.

Авторы пришли к выводу, что замены R-QVV лучше всего подходят для разработки антител против S. aureus у людей.

Полученные результаты, по мнению авторов, могут быть полезны для лечения больных раком, аутоиммунными заболеваниями и астмой, колонизированных или инфицированных S. aureus и проходящих лечение моноклональными антителами.