Специалисты из Кембриджского университета, используя метод генной инженерии, разработали препарат на основе моноклональных антител который может помочь предотвратить инфицирование Acinetobacter baumannii.
Бактерии A. baumannii могут вызывать опасные для жизни респираторные заболевания и сепсис у уязвимых людей, особенно у новорожденных, чья иммунная система еще не полностью сформировалась. Обычно бактерии распространяются через контаминированные поверхности, медицинское оборудование и при контакте с другими людьми. В последние годы стали распространены инфекции, вызванные штаммами этой бактерии, которые резистентны практически ко всем имеющимся антибиотикам.
Руководитель исследования профессор Стивен Бейкер из Кембриджского института терапевтической иммунологии и инфекционных заболеваний говорит: «A. baumannii хорошо сохраняется на медицинском оборудовании, и если люди уязвимы или у них не очень хорошо развита иммунная система, они могут заразиться этой инфекцией и получить агрессивную пневмонию, требующую ИВЛ, а во многих случаях пациенты могут заразиться посредством самого аппарата ИВЛ. Эти бактерии от природы устойчивы ко многим противомикробным препаратам, но, поскольку сейчас они встречаются в больницах, они приобрели устойчивость практически ко всему, что мы можем использовать. В некоторых клиниках Азии, где эти инфекции наиболее распространены, нет ни одного антибиотика, который бы действовал против них. Их стало невозможно лечить».
Недавняя пандемия COVID-19 подчеркнула роль моноклональных антител (мАб) в лечении/профилактике инфекционных заболеваний и возможности использования новых технологий для выявления функциональных мАб. Авторы исследования посчитали, что мАб, направленные конкретно на штаммы A. baumannii, вызывающие наибольшую смертность и заболеваемость в больничных условиях, могут быть разработаны для доконтактной профилактики, в качестве самостоятельной терапии или дополнения к существующим антимикробным препаратам. Одна из проблем при разработке антител против бактериальных патогенов заключается в определении целевого антигена (антигенов). Эта проблема может быть решена с помощью подходов к скринингу антигенов. Постоянное использование бактериальных вакцин, где антитела представляют собой наиболее надежный защитный коррелят, позволяет предположить, что изучение репертуара В-клеток человека может привести к идентификации защитных мАб.
Один из подходов заключается в выделении антител у людей, выздоравливающих после бактериальной инфекции, но нет никаких указаний на то, что эти антитела будут защитными, более того, инфицирование человека в первую очередь может свидетельствовать о неспособности опосредованной антителами защиты. Альтернативой является использование мышиных моделей, но эти модели не позволяют точно воспроизвести ответ В-клеток человека. Третий путь - использовать трансгенных мышей с человеческим иммунным репертуаром, поскольку у них хорошо описаны пути иммунизации и есть доступ к специфическим для мишени популяциям В-клеток. Для A. baumannii были определены мАб, направленные на различные поверхностные углеводные антигены, как потенциально защитные, но до сих пор все разнообразие мишеней мембранных белков, которые могут вызывать защитные антитела, остается недостаточно изученным.
Надежным подходом для получения новых мАб является иммунизация, но используемые антигены должны отражать инфекционную бактерию и могут привести к предвзятости; следовательно, широкий набор антигенов должен максимально способствовать открытию антител. Как и другие грамотрицательные бактерии, A. baumannii продуцируют везикулы наружной мембраны (ВНМ) в культуре путем отслоения наружной мембраны. ВНМ опосредуют секрецию бактериальных белков, межклеточную коммуникацию и играют активную роль в патогенезе, иммуномодуляции и горизонтальном переносе бактериальных генов. Хотя состав ВНМ не полностью соответствует клеточной мембране, из которой они получены, ВНМ, полученные из A. baumannii, содержат полимерные углеводные антигены и многие белки бактериальной мембраны. ВНМ обладают высокой иммуногенностью, разрабатываются в качестве человеческих вакцин, и недавно было продемонстрировано, что иммунизация с помощью ВНМ может защитить мышей от инфекции A. baumannii. Таким образом, ВНМ могут быть использованы для создания антител, нацеленных на клеточную мембрану бактерий и защищающих от инфекции.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, специалисты создали мАб с помощью трансгенных мышей, у которых была генетически сконструирована иммунная система, похожая на человеческую, и которые вырабатывали человеческие антитела вместо мышиных. Далее они показали, что эти моноклональные антитела способны предотвратить инфицирование штаммом A. baumannii, выделенным из клинических образцов. Однако в подходе, использованном авторами, трансгенные мыши подвергались воздействию компонентов внешней мембраны бактерий A. baumannii, что вызывало иммунный ответ. Затем исследователи выделили почти 300 различных антител и проверили, какие из них наиболее эффективно распознают живые бактерии, определив моноклональные антитела mAb1416 как лучшие.
«Используя этот метод, мы не заражаем мышей живыми бактериями, а иммунизируем их с помощью множества различных бактериальных элементов и позволяем иммунной системе мыши выработать антитела против них. Поскольку у этих мышей «гуманизированная» иммунная система, нам не придется переделывать антитела, чтобы они работали на людях», - рассказал Бейкер. Авторы обработали мышей мАб1416, а через 24 часа подвергли их воздействию A. baumannii, выделенной от ребенка с сепсисом, находящегося в отделении интенсивной терапии. Они обнаружили, что у мышей, получивших эти антитела, через 24 часа значительно снизилась бактериальная нагрузка на легкие, по сравнению с мышами, не получавшими лечения.
Все изоляты, использованные для производства и тестирования мАб, были получены от пациентов из Хошимина (Вьетнам), но изолят, использованный для тестирования mAb1416, был взят от пациента на десять лет позже, чем другие изоляты. Это важно, поскольку показывает, что mAb1416 защищает от бактерий A. baumannii, которые могли эволюционировать с течением времени. «Используя эту методику, можно взять любой бактериальный антиген или коктейль антигенов, а не ждать, пока кто-то выздоровеет от конкретной инфекции, у кого, как вы предполагаете, выработался соответствующий ответ антител, - дать его мышам и выделить те антитела, которые вы считаете наиболее важными», - отмечает Бейкер.
Необходимо проделать дополнительную работу, чтобы понять механизм, с помощью которого mAb1416 защищают от инфекции, поскольку это может позволить группе разработать еще более эффективное лечение. Любой потенциальный новый препарат должен быть проверен на безопасность на животных, а затем опробован на пациентах. Бейкер добавил: «Мы знаем, что моноклональные антитела безопасны, что они работают, и что существует технология их производства - все, что мы сделали, это определили, как с их помощью воздействовать на бактерии. Помимо экономической эффективности, нет причин, по которым это не могло бы стать лекарственным средством в течение нескольких лет».
"Наш комплексный подход позволяет выявлять функциональные моноклональные антитела с профилактическим потенциалом против основных линий лекарственно-устойчивых бактерий с учетом филогенетического разнообразия и клинической значимости без знания конкретного антигена-мишени. Такой подход может быть масштабирован на другие клинически важные бактериальные патогены в пост-антимикробную эру".
