Nanobody Llama: Một bước đột phá trong việc xây dựng khả năng miễn dịch HIV

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học bang Georgia đã phát triển các phân tử nhỏ, mạnh có khả năng nhắm mục tiêu vào các chủng HIV ẩn. Nguồn gốc? Gen kháng thể từ DNA của lạc đà không bướu.

Nghiên cứu do Trợ lý Giáo sư Sinh học Jianliang Xu dẫn đầu, sử dụng nanobody có nguồn gốc từ lạc đà không bướu để vô hiệu hóa rộng rãi nhiều chủng HIV-1, dạng phổ biến nhất của loại vi-rút này. Một nghiên cứu mới của nhóm này đã được công bố trên tạp chí Advanced Science.

"Loại virus này đã tiến hóa theo cách có thể thoát khỏi hệ thống miễn dịch của chúng ta. Các kháng thể thông thường rất cồng kềnh, vì vậy chúng khó có thể tìm thấy và tấn công bề mặt của virus", Xu giải thích. "Những kháng thể mới này có thể thực hiện điều này theo cách dễ dàng hơn".

Các nhà khoa học theo đuổi phương pháp điều trị và phòng ngừa HIV hiệu quả đã làm việc với các loài động vật trong họ lạc đà -- như lạc đà không bướu -- trong khoảng 15 năm. Đó là vì hình dạng và đặc điểm của kháng thể khiến chúng nhanh nhẹn hơn và hiệu quả hơn trong việc xác định và vô hiệu hóa các vật thể lạ, như virus HIV.

Nghiên cứu mới này trình bày một phương pháp có thể áp dụng rộng rãi để tăng cường hiệu suất của nanobody. Nanobody là các mảnh kháng thể được thiết kế có kích thước bằng khoảng một phần mười kích thước của kháng thể thông thường. Chúng có nguồn gốc từ các kháng thể chỉ có chuỗi nặng hình chữ Y linh hoạt -- được tạo thành từ hai chuỗi nặng -- có hiệu quả hơn trong việc chống lại một số loại vi-rút so với các kháng thể thông thường có chuỗi nhẹ.

Các nanobody có nguồn gốc từ các kháng thể hình chữ Y linh hoạt được tạo thành từ các peptide chuỗi nặng, có thể hiệu quả hơn trong việc chống lại một số loại vi-rút nhất định.

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tiêm chủng cho lạc đà không bướu bằng một loại protein được thiết kế đặc biệt, dẫn đến việc sản xuất ra các nanobody trung hòa. Sau đó, Xu và nhóm của ông đã xác định được các nanobody có thể nhắm vào các vị trí dễ bị tổn thương trên vi-rút. Khi nhóm nghiên cứu chế tạo các nanobody thành dạng ba tandem -- bằng cách lặp lại các đoạn DNA ngắn -- các nanobody thu được đã chứng minh được hiệu quả đáng kể, trung hòa 96 phần trăm một nhóm đa dạng các chủng HIV-1.

Phân tích sâu hơn phát hiện ra rằng các nanobody này bắt chước sự nhận diện thụ thể CD4 -- một yếu tố chính trong nhiễm HIV. Để tăng cường hiệu lực của chúng, các nanobody được hợp nhất với một kháng thể trung hòa rộng (bNAb), tạo ra một kháng thể mới có khả năng trung hòa chưa từng có.

"Thay vì phát triển một hỗn hợp kháng thể, giờ đây chúng ta có thể tạo ra một phân tử duy nhất có thể vô hiệu hóa HIV", Xu cho biết. "Chúng tôi đang làm việc với một nanobody trung hòa rộng rãi có thể vô hiệu hóa hơn 90 phần trăm các chủng HIV đang lưu hành, và khi chúng tôi kết hợp nó với một bNAb khác cũng vô hiệu hóa khoảng 90 phần trăm, cùng nhau, chúng có thể vô hiệu hóa gần 100 phần trăm".

Xu bắt đầu nghiên cứu này tại Trung tâm nghiên cứu vắc-xin của Viện Y tế Quốc gia ở Bethesda, Md., nơi ông cộng tác với một nhóm gồm hơn 30 nhà khoa học. Nhóm này bao gồm Peter Kwong, giáo sư hóa sinh và vật lý sinh học phân tử tại Đại học Columbia và là đồng tác giả của nghiên cứu. Kể từ khi đến Georgia State vào năm 2023, Xu đã hướng dẫn Payton Chan, một ứng viên tiến sĩ tại Georgia State. Họ đang cùng nhau làm việc để mở rộng các biện pháp khắc phục tiềm năng này.

Chan cho biết cô rất hào hứng về triển vọng của nghiên cứu mang tính đổi mới này.

"Những nanobody này là những kháng thể trung hòa tốt nhất và mạnh nhất cho đến nay, tôi nghĩ rằng điều này rất hứa hẹn cho tương lai của liệu pháp điều trị HIV và nghiên cứu kháng thể", Chan cho biết. "Tôi hy vọng một ngày nào đó sẽ có sự chấp thuận cho những nanobody này để điều trị HIV".

Theo Xu, những nỗ lực trong tương lai sẽ khám phá khả năng kết hợp nanobody llama với các bNAb hiện có khác để xác định xem một số sự kết hợp này có thể đạt được khả năng trung hòa 100% hay không để cung cấp các lựa chọn điều trị mới trong cuộc chiến chống lại HIV.

Nguồn : Đại học bang Georgia.