Похожих на лам обитателей высокогорных Анд ― альпак ― любят за их густую тёплую шерсть и мирный нрав. Но биохимики ценят в них вовсе не это, а их уникальные антитела. И о том, как на  основе антител альпак разрабатывают препарат для терапии COVID-19, расскажет кандидат биологических наук Степан Чумаков, старший научный сотрудник лаборатории биофармацевтики ИБХ РАН.

— Степан Петрович, слышала, что вы разработали препарат на основе антител альпак, помогающий при ковиде. Так ли это?

Альпаки на ферме в Калужской области. Фото: Наталия Лескова

— Да, это так. У нас есть поисковый проект, финансируемый грантом РФФИ, связанный с получением специальных антител верблюдовых, инактивирующих вирус SARS-CoV-2.

Дело в том, что помимо обычных антител верблюдовые и, в частности, альпаки обладают особыми антителами, состоящими только из парных тяжёлых цепей. Такие антитела очень удобны для проведения селекции и отбора вариантов, позволяющих инактивировать вирусы или связываться с необходимыми мишенями.

Изначально проект был нацелен на поиск антител, способных помочь в диагностике заболевания, но в ходе работы стало понятно, что наши антитела также хорошо инактивируют вирус, во всяком случае, в опытах на клеточных культурах и на животных, а значит, могут применяться и в терапии.

— Как проходил ваш эксперимент?

— В рамках проекта мы иммунизировали альпаку шиповидным S-белком коронавируса и отобрали целую панель антител, которые связываются с этим белком и блокируют способность вируса заражать клетки.  

Преимущество таких антител заключается в том, что функциональной единицей становится не целое антитело, которое представляет собой большую белковую молекулу, а отдельный его фрагмент. Он может быть на порядок меньше, за счёт чего такие фрагменты, называемые нанотелами, обладают очень хорошей проникающей способностью в тканях.

Например, при введении в кровоток они мгновенно проникают в лёгкие и могут намного быстрее связываться с вирусом, чем традиционные антитела.

Кроме того, сейчас активно развивается направление, связанное с использованием антител в виде ингаляционных препаратов. Аэрозоль из антител можно вдыхать, что позволяет им сразу попадать в лёгкие, обеспечивая более полноценную локальную защиту от вируса, чем при системном введении.

— Почему именно альпак вы решили использовать для таких экспериментов?

— Всё дело в том, что моя мама Елена Ивановна Фролова, руководитель нашей научной группы экспрессии белковых факторов роста и дифференцировки, в свободное от работы время вот уже десять лет разводит альпак на ферме в Калужской области. Поэтому альпаки для меня самые доступные животные. А самое главное — то, что они очень удобны для подобных исследований.

Степан Чумаков, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биофармацевтики ИБХ РАН. Фото из личного архива С. Чумакова.

Вообще, идея использовать альпак в научных целях была с самого начала, как только зародились первые мысли об их разведении. Факт, что у альпак есть их особые антитела, был известен уже с 90-х годов. Кроме того, альпаки — самые удобные животные из семейства верблюдовых, их намного проще содержать и разводить. Для иммунизации и получения антитела против одного белка коронавируса либо какого-то другого целевого белка достаточно иммунизировать одно животное. Чем больше животных, тем больше мишеней можно одновременно исследовать. В случае с верблюдами пришлось бы содержать целое стадо верблюдов, что гораздо сложнее.

— Кто придумал создать такой препарат?

— Исходно эта мысль появилась в 2020 году, когда разгорелась пандемия. Мы тогда уже работали над проектом, связанным с альпачьими антителами. В основном нашими мишенями были различные опухолевые антигены. Мы стараемся использовать альпачьи антитела для создания различных инновационных препаратов для терапии онкопатологии — например, химерных рецепторов для клеточной терапии или ретаргетированных онкологических вирусов, которые могут быть перенацелены на тот или иной опухолевый рецептор при помощи нанотел. Последний подход позволяет существенно снизить риски развития побочных эффектов от виротерапии (лечения вирусами) и использовать меньшие дозировки вирусных препаратов.

Впоследствии появилась мысль получить диагностическое антитело для выявления вируса SARS-CoV-2, возбудителя COVID-19, ведь тогда ещё не было практически никаких антител на шиповидный белок. Потом удалось получить антитела уже с терапевтическим потенциалом. На основе отобранных нами антител будет создан препарат, содержащий смесь нанотел, которые способны связываться с шиповидным белком коронавируса и блокировать его взаимодействие с клеточным рецептором, предотвращая распространение инфекции от клетки к клетке. При использовании ингаляционного введения на ранних стадиях заболевания можно добиться остановки распространения вируса по лёгочному эпителию и исключить развитие тяжёлой формы течения ковида.

— Как альпаки переносят иммунизацию?

— Альпаки — стоические животные, и это их минус. Они невероятно терпеливы. Если альпака на что-то жалуется, значит, она завтра умрёт. У нас никто не умер. Иммунизация прошла без эксцессов.

— Когда ожидаются клинические испытания альпачьих антител?

— До конца года мы планируем завершить все эксперименты на животных, затем планируются испытания ингаляционно-вводимых препаратов нанотел. После успешного завершения этих работ препарат будет готов к клиническим испытаниям — надеюсь, в самое ближайшее время.

Примечание

Отец Степана Чумакова ― Пётр Чумаков ― главный научный сотрудник Института молекулярной биологии им. Энгельгардта. В мартовском выпуске «Науки и жизни» за 2021 год с ним было опубликовано интервью «Вирусы: свои среди чужих, чужие среди своих», о том, как вирусы помогают нам лечить болезни.