Em meio a uma pandemia de cólera em andamento, os pesquisadores se voltaram para anticorpos de domínio único para neutralizar a toxina da cólera e impedir seus sintomas prejudiciais.
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SInce 1961, tem havido uma pandemia de cólera em andamento, com um aumento dos casos em 2022. Colera, causada pela bactéria Vibrio choleraeé conhecido por seu sintoma marcante: diarréia aquosa grave, impulsionada pela toxina da cólera (CTX). Afeta todas as faixas etárias, mas especialmente crianças menores de cinco anos.
Marcus Peterson concluiu recentemente sua pesquisa de doutorado com este estudo e trabalha na Bactolife ao lado de Thrane.
Bactolife a/s
Embora existam vacinas contra a cólera orais, as Spike recente nos casos E a capacidade de produção limitada ultrapassou o fornecimento global de vacinas, levando os pesquisadores a explorar estratégias de proteção alternativa contra o CTX. Uma abordagem promissora é o uso de anticorpos de domínio único (VHHs ou nanobodos) vistos em camelos, lhamas e alpacas. Ao contrário das proteínas anticorpos convencionais, que possuem cadeias pesadas e leves, os VHHs consistem apenas em cadeias pesadas. Estes são pequenos, altamente específicos e estáveis no ambiente severo do trato gastrointestinal.
Em uma colaboração entre a Universidade Técnica da Dinamarca, a Harvard Medical School e a Bactolife – uma empresa de biotecnologia focada na saúde intestinal por meio de proteínas de ligação – biotecnologistas Marcus PeterssonAssim, Sandra Wingsawr Thranee seus colegas desenvolveram uma proteína VHH entregue oralmente que se liga ao CTX. Essa proteína projetada bloqueia a interação entre a toxina e um receptor intestinal, impedindo efetivamente o efeito dominó que causa diarréia. Publicado em Comunicações da naturezao estudar Sugere que essa abordagem baseada em VHH possa servir como um suplemento alimentar para ajudar a reduzir os sintomas da cólera.1
O CTX consiste em cinco subunidades B (CTXB), que se ligam ao receptor gangliosídeo GM1 nas células intestinais humanas, e uma subunidade a, que é então liberada nas células e desencadeia a resposta celular que leva à diarréia. Essa interação do receptor CTX -GM1 é central para o desenvolvimento de sintomas.
Por esse motivo, os pesquisadores levantaram a hipótese de que o bloqueio dessa toxina com uma proteína de ligação teria efeitos protetores. Para desenvolver seu nanobody ideal, a equipe conduziu uma tela funcional de duas alpacas imunizadas com o CTXB e criou uma biblioteca de VHHs. “Identificamos várias boas proteínas de ligação que bloqueiam essa interação entre a toxina e o receptor, mas havia um deles que realmente se destacou”, disse Petersson. Esse destaque foi o monovalente BL3.1, que possui um local de ligação. Para aumentar seu poder de ligação, eles vincularam duas unidades BL3.1 ao engenheiro BL3.2.
Eles descobriram que o BL3.2 era estável em um ambiente de líquido gástrico simulado. Então, em um ensaio de células intestinais humanas, eles incubaram células com uma mistura de BL3.2 e CTX. A equipe descobriu que o BL3.2 também se agarrou ao bolso de ligação ao GM1 do CTXB e bloqueou a atividade da toxina.
Encorajado por esses resultados, a equipe se mudou para um modelo de cólera de rato infantil– Ideal por imitar a infecção humana devido ao sistema imunológico imaturo dos ratos.2 Os camundongos administraram a entrega oral de BL3.2 antes e após a exposição ao CTX não mostraram sinais de diarréia e tiveram significativamente menos perda de peso e acúmulo de fluidos do que os ratos que não recebem BL3.2.
Sandra Wingsa Thrane aproveita seu histórico em microbiologia médica molecular para desenvolver proteínas de ligação para manter microbiomas intestinais saudáveis.
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Eles então testaram o BL3.2 contra um virulento V. Cholerae A linhagem de um isolado clínico de 2022 e viu proteção semelhante no grupo tratado com BL3.2. Os efeitos nocivos do CTX revogavam, mas os pesquisadores também observaram uma redução de 10 vezes de V. Cholerae Níveis de colonização no intestino delgado dos ratos. “Foi muito legal ver”, disse Petersson.
Michiel Harmsenum consultor independente que estudou VHHs de uma perspectiva veterinária para aplicações terapêuticas e de diagnóstico, observou: “Foi bom que eles mostraram que a versão bivalente era mais potente que a versão monovalente”.
Harmsen, que trabalhou com outras toxinas, explicou que a botulínia, por exemplo, pode ser neutralizada não bloqueando a ligação do receptor, mas através da agregação de toxinas. Isso o deixou curioso se o BL3.2 ou outro VHH pudesse ter um desempenho semelhante sem bloquear a ligação GM1. Ele acrescentou que estudar se um VHH bivalente poderia causar agregação de toxinas pode oferecer informações mais profundas sobre o modo de ação.
Enquanto isso, a equipe planeja avaliar diferentes atividades, como dosagem e tradução para outros patógenos gastrointestinais, dessas proteínas de ligação, na esperança de escalar sua aplicação aos seres humanos. “Isso é como uma nova e empolgante ferramenta potencial na caixa de ferramentas que pode promover nosso entendimento de patogênese bacteriana, mas também de como podemos fortalecer nosso intestino nesses tipos de situações em que ocorre os surtos de diarréia”, observou Thrane.
Divulgação de conflitos de interesse: Marcus Petersson e Sandra Wingsa Thrane são afiliados à Bactolife A/S.