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Um novo estudo de cientistas do La Jolla Institute for Immunology (LJI) fornece aos pesquisadores um guia para neutralizar o vírus Lassa usando um trio de anticorpos raros isolados de sobreviventes da infecção pelo vírus Lassa.
O vírus Lassa é um vírus mortal endêmico na África Ocidental, onde é transmitido principalmente por roedores. O vírus causa a febre de Lassa, uma doença que atinge até 300.000 a cada ano e geralmente começa com sintomas semelhantes aos da gripe, mas pode levar a doenças graves, morte e sintomas duradouros, como surdez. Para as mulheres grávidas, o vírus Lassa é especialmente perigoso: quase 90% das infecções durante a gravidez são fatais.
Os cientistas do LJI agora podem mostrar exatamente como um coquetel de três anticorpos humanos pode bloquear a infecção viral. Esses anticorpos podem ser valiosos nos próximos ensaios clínicos para terapias de Lassa, e a equipe do LJI planeja usar seu novo mapa da glicoproteína de superfície do vírus Lassa para projetar uma vacina muito necessária.
“Agora sabemos onde esses três anticorpos terapêuticos atuam e Como as exatamente eles agem”, diz Kathryn Hastie, Ph.D., instrutora da LJI e diretora do Centro de Descoberta de Anticorpos da LJI.
As descobertas foram publicadas em Medicina Translacional da Ciência como matéria de capa em 26 de outubro de 2022. A pesquisa foi liderada pelo Saphire Lab da LJI, incluindo o instrutor Haoyang Li, Ph.D., Hastie e a professora Erica Ollmann Saphire, Ph.D., em colaboração com Luis Branco, Ph.D. .D., da Zalgen Labs LLC.
O poder dos anticorpos neutralizantes
Em 2017, Hastie e seus colegas do Saphire Lab (então na Scripps Research) publicaram as primeiras imagens estruturais da glicoproteína do vírus Lassa. Lassa usa glicoproteínas para entrar nas células hospedeiras e iniciar a infecção. A estrutura da glicoproteína de Hastie deu aos pesquisadores uma ideia do que eles estavam enfrentando.
A descoberta de Hastie veio enquanto os pesquisadores procuravam os raros anticorpos humanos que poderiam romper as defesas de Lassa. A esperança era que os pesquisadores aproveitassem esses anticorpos neutralizantes para desenvolver terapêuticas ou vacinas contra a febre de Lassa.
Essa esperança se tornou realidade quando parceiros de pesquisa da Universidade de Tulane e da Zalgen Labs LLC isolaram um grupo promissor de anticorpos de combate a Lassa do sangue de sobreviventes da febre de Lassa. Colaboradores do Ramo Médico da Universidade do Texas testaram um coquetel de três anticorpos neutralizantes em primatas não humanos. Essa terapia de anticorpos, chamada Arevirumab-3, provou ser 100% eficaz no tratamento da febre de Lassa, mesmo em animais com doença avançada.
“Esta foi uma descoberta inovadora”, diz Saphire. “O dogma era que os anticorpos não seriam protetores contra o vírus Lassa.”
Quando chegou a hora de testar o coquetel em ensaios clínicos em humanos, os pesquisadores enfrentaram um problema. A Food and Drug Administration dos EUA não estava preparada para lançar ensaios clínicos até que os pesquisadores pudessem descobrir o mecanismo que tornou a terapia tão eficaz. Exatamente como esses anticorpos neutralizantes atingem a glicoproteína do vírus Lassa e previnem a infecção?
Para responder a essa pergunta, os pesquisadores precisavam de um mapa mais detalhado da glicoproteína de Lassa. A estrutura original da glicoproteína de Hastie exigia engenharia molecular complicada para fornecer estabilidade suficiente para imagens. Sua estrutura deu aos cientistas um vislumbre crítico da glicoproteína de Lassa, mas não o quadro completo. Além disso, alguns dos anticorpos terapêuticos promissores não conseguiram reconhecer esta ou qualquer versão da glicoproteína de Lassa projetada. Os pesquisadores precisavam isolar um alvo de glicoproteína natural para uma investigação mais aprofundada.
Felizmente, o Saphire Lab tinha as ferramentas e o conhecimento para revelar esses detalhes moleculares. Li liderou o esforço para produzir uma glicoproteína de Lassa “nativa”. Graças aos avanços na produção de proteínas e três anos de perseverança, a versão da glicoproteína de Li era uma cópia da coisa real e podia ser reconhecida por todos os três anticorpos usados no Arevirumab-3. Li então usou uma técnica chamada análise de partícula única por microscopia crioeletrônica para visualizar a glicoproteína nativa junto com os três anticorpos.
“A engenhosidade e o trabalho duro de Haoyang nos permitiram ver as estruturas que não podíamos ver antes.” diz Hastie.
Um novo mapa de alvos do vírus Lassa
Com base nas estruturas de alta resolução e vários ensaios funcionais, a equipe revelou exatamente como os três anticorpos usados no Arevirumab-3 neutralizam o vírus Lassa.
Conheça os anticorpos neutralizantes: 8,9F, 12,1F e 37,2D.
Hastie ficou surpreso ao ver como o anticorpo 8.9F se liga ao topo da estrutura da glicoproteína. Essa área da glicoproteína é onde três moléculas (chamadas protômeros) se juntam para formar um “trímero”, uma espécie de trevo retorcido, como Hastie descreve. Lassa normalmente usaria essa região da glicoproteína para se ligar a receptores nas células hospedeiras, mas a estrutura de Li mostra como um único 8,9F salta e se liga a todos os três protômeros simultaneamente para bloquear a infecção.
“A estrutura é realmente uma bela iluminação de como esse anticorpo essencialmente imita o receptor do hospedeiro para bloquear a ligação do receptor de glicoproteína”, diz Hastie. “É uma estrutura absolutamente linda de se ver.”
Enquanto isso, o anticorpo neutralizante chamado 12.1F se liga a apenas um protômero no trímero de três lados. Felizmente, qualquer terapêutico teria muitas cópias do 12.1F. Movendo-se como uma equipe de três, cada anticorpo 12.1F pode se ligar a um protômero para ajudar a neutralizar o vírus.
Ao mesmo tempo, cópias do anticorpo 37.2D têm como alvo o vírus Lassa, ligando-se de uma maneira que ancora protômeros adjacentes. Essa atividade de anticorpos é um grande problema para Lassa, já que o vírus precisa abrir seu trímero (onde os protômeros se juntam) para infectar as células hospedeiras. Com o 37.2D em cena, seu maquinário de entrada está travado, incapaz de funcionar.
“Lassa tem outro truque. Ele se protege usando uma espessa camada de moléculas de carboidratos humanos – como um lobo em pele de cordeiro”, diz Saphire, “as estruturas de Haoyang mostram claramente como esses anticorpos potentes e protetores rompem ou até utilizam os carboidratos para atingir e neutralizar o vírus.”
“As descobertas preenchem uma lacuna crítica na pesquisa do vírus Lassa e podem abrir caminho para que o Arevirumab-3 passe para os ensaios clínicos”. diz Branco, que vai liderar a equipe da Zalgen para realizar os futuros ensaios clínicos.
Navegando nos pontos fracos de Lassa
Com este novo estudo, os pesquisadores têm um guia para melhor direcionar três pontos fracos de Lassa (chamados epítopos). Dois desses epítopos críticos nunca haviam sido mapeados antes.
Na verdade, apenas este ano, o Saphire Lab publicou três artigos sobre anticorpos neutralizantes anti-Lassa (incluindo este artigo). As outras duas pesquisas foram publicadas em Relatórios de células (Enriquez et al Cell Reports 2022; PMID: 3561358) e mBio (Buck et al mBio 2022; PMID: 35730904).
“Este corpo de trabalho agora oferece o primeiro mapa de epítopo completo, revelando todos os alvos vulneráveis da glicoproteína de Lassa”. diz Safira.
“Agora temos uma idéia muito clara sobre a superfície do epítopo neutralizante e os requisitos necessários na glicoproteína para qualquer ligação e reconhecimento”, acrescenta Hastie.
Li e Hastie estão usando o novo mapa de epítopos de glicoproteínas para orientar o projeto de vacinas. Eles esperam que uma futura vacina possa levar aqueles em risco a produzir anticorpos neutralizantes por conta própria.
Este estudo foi apoiado pelos Institutos Nacionais de Saúde (subsídios U19 AI142790, R01 AI141251, R01 AI132223, R01 AI132244, R21 AI145374-03) e uma bolsa de mobilidade pós-doc da Swiss National Science Foundation Early Postdoc (P2EZP3_195680).
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