Lamy mají jedinečný imunitní systém. Jejich protilátky jsou mnohem menší, než je tomu u jiných živočišných druhů, proto jsou stabilnější a snadněji zasáhnou svůj cíl, tedy cizorodé viry, uvnitř organismu. Stanou se nadějí lidstva v boji proti nemocem?.

Na to, že imunitní systém velbloudovitých, mezi které se řadí i lamy a alpaky, funguje jinak než lidský, přišli vědci vlastně náhodou. V 80. letech 20. století vyvíjela skupina belgických vědců, v jejímž čele stál Serge Muyldermans z Vrije Universiteit Brussel v Belgii, test na spavou nemoc u vodních buvolů.

K tomu potřebovali pár kapek buvolí krve. Ozval se jim bývalý student, že by podobný test chtěl zkusit i na velbloudech, a zaslal jim trochu krve z arabského velblouda.

Cvičení pro studenty biologie

Tým použil pár kapek k testování, zbytek uložil do lednice. Následně připravil Mayldermans praktická cvičení z biologie pro své studenty. Měli pomocí standardních laboratorních technik izolovat protilátky v krvi lidského dobrovolníka.

V ní jsou obsaženy tradičně těžké a lehké proteinové řetězce, jež se spárují a vytvoří jednu molekulu imunoglobulinu ve tvaru písmene Y, která chrání lidi před viry a bakteriemi. Studenti se ale báli použít krev lidského dobrovolníka kvůli možné infekci HIV či hepatitidou.

Objev učiněný omylem

A tak jim Muyldermans nabídl k testování zbylou velbloudí krev. Ať se studenti snažili, jak chtěli, nepodařilo se jim v ní však najít lehké řetězce.

Až v roce 1993 se následně podařilo prokázat, že velbloudovití disponují klasickými protilátkami, stejně jako těmi bez lehkých proteinových řetězců, kterým se říká nanoprotilátky. Ty mají kratší ramena a zároveň jsou mnohem menší než klasické protilátky (75 kDA ve srovnání se 150 kDA).

Evoluční nehoda

Zkoumáním toho, proč se tyto nanoprotilátky u velbloudů a lam vyvinuly, se zabýval Cory Brooks, strukturální biolog z Kalifornské státní univerzity ve Fresnu.

Podle jeho závěrů se jednalo o evoluční nehodu, při které došlo ke strukturálním změnám v těch místech těžkého řetězce, kde interaguje s lehkým řetězcem – prakticky došlo k jejich slepení.

Podle Brookse jsou tyto nantoprotilátky lepší v neutralizaci virů, když říká: „Pokud tytéž viry infikují jiné přežvýkavce, zvířata onemocní, ale velbloudi jsou v pořádku.“

Unikátní protilátky lam a žraloků

A odhaduje, že v historii velbloudovitých zřejmě existoval nějaký smrtící virus, proti kterému tyto menší protilátky pomáhaly bojovat. Ostatně i dnes v sobě mají velbloudovití velkou virovou nálož, která jim ale podle všeho vůbec neškodí.

Podobné nanoprotilátky lze najít i u žraloků, rejnoků a dalších chrupavčitých ryb, kde se vyvinuly zcela nezávisle, zřejmě v reakci na drsné prostředí.

Nanoprotilátkami proti nemocem

Na základě protilátek z lamí krve se podařilo francouzské farmaceutické společnosti Sanofi vyvinout lék na vzácnou krevní poruchu zvanou trombotická trombocytopenická purpura. Soustředí se také na vývoj léků na revmatoidní artritidu a lupus.

Nadějí by měly být nanoprotilátky i při hledání léku na HIV, rakovinu a covid. V minulosti zkoumali vědci jejich účinnost i v boji proti bunyavirům, které by podle varování Světové zdravotnické organizace mohly v budoucnu vést k pandemii.

Spojená síla lamích protilátek

A to konkrétně virus horečky Rift Valley, který napadá hospodářská zvířata v Africe a na Středním východě, přičemž se jím občas nakazí i lidé, a dále Schallenberg virus, který u koz a ovcí vyvolává potraty a vrozené vady mláďat.

Těmito viry vědci nakazili lamy, které v imunitní reakci začaly produkovat 70 druhů nanoprotilátek. Izolovaně nebyly tyto drobné protilátky v boji proti virům příliš úspěšné, ale společně prokázaly účinnosti, při testech na myších, proti oběma virům.

Naděje pro boj s covidem

Když na konci roku 2019 vypukla pandemie onemocnění COVID-19, byly lamí nanoprotilátky jasnou volbou k testování jejich účinnosti proti původci této nemoci, viru SARS-CoV-2. Svých dlouholetých zkušeností s prací s velbloudími protilátkami využil Jason McLellan, docent na Texaské univerzitě v Austinu, který testoval jejich účinnost už proti koronavirům stojícím za onemocněními SARS a MERS.

„V krvi lam se tyto nanoprotilátky přirozeně tvoří ve vysokých koncentracích a díky své malé velikosti se na výběžky proteinů na povrchu virů váží mnohem snadněji něž klasické protilátky,“ konstatuje McLellan.

Jak protilátky izolovat?

Jakmile byla v lednu 2020 uvolněna genetická sekvence SARS-CoV-2, spolu se svým asistentem Danielem Wrappem otestovali protilátky získané při dřívějších výzkumech, zda jsou účinné i proti novému koronaviru.

Ačkoliv se ukázalo, že ano, narazili na problémy s izolací těchto nanoprotilátek, protože lamí tělo jich produkuje velké množství a jen malá část je jich určena pro boj s konkrétním virem.

Studie dává odpověď

Tento problém se pokusil vyřešit Yi Shi, profesor buněčné biologie na University of Pittsburgh, nyní působící na Mount Sinai School of Medicine, a to pomocí metody zvané hmotnostní spektroskopie.

Shi provedl experiment s lamím samcem jménem Wally, kterého pojmenoval podle svého černého labradora. Po nakažení SARS-CoV-2 čekal dva měsíce, než se v jeho těle v reakci na nákazu vytvořily nanoprotilátky, které pomocí nové metody identifikoval a kvantifikoval.

Tyto protilátky rozpoznávaly nejen virus stojící za covidem, ale i širokou škálu dalších koronavirů.

Lamí protilátky ochrání před covidem

Výsledky své studie zveřejnil 28. června ve vědeckém časopise Cell Reports. Nanoprotilátky jsou obecně výjimečně stabilní a mohou se pevně vázat na cíle způsobující konkrétní onemocnění. Navíc je možné snadno propojit více nanoprotilátek působících proti koronaviru dohromady, což zabrání mutačním únikům viru.

Pokud se virus pokusí jedné variantě nanoprotilátek uniknout pomocí mutace, jsou další připraveny jej udržet pod kontrolou. Využity by mohly být jako inhalační léčba nebo spreje proti covidu. Doktor Shi věří, že budou účinné nejen proti současné variantě Omicron, ale i proti budoucím mutacím koronaviru, jež stojí za onemocněním COVID-19.

Autor: Alexandra Fiedlerová