Ежегодно норовирусы становятся причиной сотен миллионов случаев кишечных заболеваний и приводят к значительным потерям, особенно среди детей, чья иммунная система более уязвима. В рамках исследования предложен инновационный подход к терапии инфекций, вызванных норовирусами, основанный на использовании специальных, чрезвычайно малых антител – нанотелах. Для подтверждения их действенности исследователи применили «мини-кишку» – лабораторно созданную модель человеческого органа.
В большинстве случаев причиной кишечной инфекции или гастроэнтерита являются патогенные микроорганизмы норовирус. Действительно, норовирусные инфекции являются наиболее распространенными: каждый год ими заболевают около 684 миллиона человек во всем мире, и 212 тысяч из них умирают из-за развития осложнений. Наиболее уязвимы к ним дети, пожилые люди и лица с хроническими заболеваниями.
Норовирусы, поражающие человека, отличаются большим разнообразием: насчитывается 10 групп, среди которых человека инфицируют GI, GII, GIV, GVIII и GIX. Особенно распространены и опасны вирусы подгруппы GII.4, поскольку они способны преодолевать иммунный ответ, сформировавшийся в результате заражения другими вариантами этого вируса. Подобно тому, как происходит с гриппом или коронавирусом SARS-CoV-2, вирус, вызывающий Covid-19, затрудняет формирование иммунитета к норовирусам, и этот иммунитет не отличается стойкостью.
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. Этот южноамериканский вид относится к семейству верблюдовых и имеет с ними много общего, включая уникальные белки 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.
Нанотехнологии открывают новые возможности в терапии вирусных заболеваний, таких как гепатит B, грипп, ВИЧ-инфекция, полиомиелит и так далее. На сей раз пришел черед кишечных вирусов — основной причины энтероколита.
Первоначально биологи подвергали лам заражением различными штаммами человеческого норовируса, после чего выделяли нанотела, получившие обозначение М4. Затем были созданы органоиды, имитирующие человеческий кишечник, которые часто называют «мини-кишками». Это служит моделью части человеческого тела, она формируется из идентичных клеток и демонстрирует характеристики, аналогичные тем, что свойственны настоящим тканям.
В заключение, «мини-кишки» были инфицированы норовирусом различных штаммов, чтобы определить влияние нанотел М4 на процесс заражения. Результаты показали, что они эффективно блокируют инфекцию, причем не только наиболее распространенным штаммом GII.4, но и теми его линиями, которые являются его предшественниками и ранее присутствовали в популяции.
Кроме того, были определены способы подавления активности норовирусов антителами, полученными из крови ламы. Эти компактные белки способны проникать в межмолекулярные пространства, формирующиеся на поверхности вирусных частиц при изменении формы, и быстро разрушают их.
Ученые выражают надежду, что их разработка в скором времени послужит фундаментом для разработки действенных методов лечения болезнетворных инфекций, поражающих кишечник.