Норовирусы ежегодно вызывают сотни миллионов кишечных инфекций и уносят немало жизней, особенно среди чувствительных к ним детей. Авторы исследования предложили новый способ лечить норовирусные инфекции — с помощью особых, очень мелких антител лам (нанотел). Чтобы доказать их эффективность, ученые использовали «мини-кишки» — модель человеческого органа, которую вырастили в лаборатории.
Если человек заболевает кишечной инфекцией или гастроэнтеритом, то виновником чаще всего оказывается норовирус. Действительно, норовирусные инфекции носят самый массовый характер: ежегодно ими болеют примерно 684 миллиона людей по всему миру, из которых 212 тысяч умирают от осложнений. Особенно сильно страдают дети, пожилые люди и те, кто имеет хронические заболевания.
Норовирусы человека очень разнообразны: выделяют 10 групп, среди которых человека заражают группы GI, GII, GIV, GVIII и GIX. Вирусы подгруппы GII.4 особенно широко распространены и коварны, так как могут обходить иммунитет, который выработался к другим, более ранним вариантам этого вируса. Примерно как в случае гриппа или коронавируса SARS-CoV-2, вызывающего Covid-19. Таким образом, иммунитет к норовирусам развивается с трудом и нестоек.
Все это мотивировало авторов новой статьи в журнале Nature Communications на поиск нового метода терапии норовирусной инфекции. Они обратили внимание на нанотела — антитела (иммуноглобулины), которые синтезируются в организме ламы Lama glama. Это родственник верблюда из Южной Америки, схожий с ним во многих отношениях, в том числе особыми белками иммунной системы.
Иммуноглобулины лам и верблюдов состоят всего из двух полипептидных цепочек вместо обычных четырех. Узнав об этом, ученые создали на их основе «нанотела» (nanobodies) — подобие иммуноглобулина с единственным маленьким участком. Тем самым, который служит для специфического связывания мишени, — гипервариабельным. По массе нанотело в десять раз меньше иммуноглобулина человека, но не уступает ему в специфичности связывания, а по надежности может даже превосходить.
Нанотела оказались перспективным методом лечения вирусных заболеваний, таких как гепатит B, грипп, ВИЧ-инфекция, полиомиелит и так далее. На сей раз пришел черед кишечных вирусов — основной причины энтероколита.
Для начала биологи ввели ламам разные штаммы человеческого норовируса и получили нанотела к ним — их обозначили как М4. Далее создали органоиды человеческого кишечника, или «мини-кишки». Это модель части человеческого тела, которая состоит из тех же клеток и хорошо воспроизводит поведение реальных тканей.
Наконец, «мини-кишки» заразили норовирусом разных штаммов и оценили, как на инфекцию влияют нанотела М4. Оказалось, те эффективно предотвращают заражение, причем не только самым «ходовым» штаммом GII.4, но и теми линиями вируса, от которых он произошел и которые циркулировали в популяции раньше.
Более того, стали известны механизмы ингибирования норовирусов антителами ламы. Эти небольшие белки буквально вклиниваются в зазоры, возникающие на поверхности вирусных частиц при изменении формы, и быстро разрушают их.
Авторы надеются, что их результат вскоре станет основой для эффективной терапии неприятных и опасных кишечных инфекций.