Een wetenschappelijk team onder leiding van onderzoekers van het Applied Biomedical Science Institute (ABS), Scripps Research, Kansas State University (K-State), University of Louisville, OmniAb, Inc. en Ligand Pharmaceuticals heeft een potentiële nieuwe klasse van therapeutische middelen ontdekt en gevalideerd op basis van de unieke antigeenbindende regio's van koeienantilichamen. In hun artikel gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences, "The smallest functional antibody fragment: ultralong CDR H3 antibody knob regions potently neutralize SARS-CoV-2", ontdekte het team van onderzoekers koeienantilichamen met een brede reactiviteit en hoge potentie tegen verschillende SARS-CoV-2 virusvarianten. Vervolgens ontwikkelden ze de technologie om alleen het coronavirusbindende deel van het antilichaam te produceren, dat een 'knop'-regio wordt genoemd en een minuscuul fragment is van het grote moederantilichaam.

"Met ongeveer 3% van de grootte van het originele antilichaam, vertegenwoordigen koe-knobregio's het kleinste bekende functionele antilichaamfragment. Ze benaderen de grootte van sommige kleine moleculegeneesmiddelen en zijn drie keer kleiner dan van kamelenantilichamen afgeleide 'nanobodies'. Knobs hebben potentieel veel biomedische toepassingen, waaronder als therapeutica en diagnostica," zei Dr. Vaughn Smider, de hoofdauteur van het onderzoek en President van ABS.

Potentiële voordelen van zulke kleine antilichaamfragmenten zijn onder andere verbeterde weefselpenetratie, klaring en stabiliteit. Hoewel het huidige onderzoek het nut van noppen bij de bestrijding van het coronavirus laat zien, strekt hun potentieel als therapeutische klasse zich uit over vele therapeutische gebieden, waaronder oncologie en immunologie. Toekomstige onderzoekstoepassingen van noppen omvatten het gebruik ervan als doelgebieden voor nanodeeltjes, antilichaam-geneesmiddelconjugaten of multispecifieke therapeutica.

De antilichamen en afgeleide knopregio's werden geïnduceerd in koeien door het laboratorium van Dr. Waithaka Mwangi aan K-State, en ontdekt en geëvalueerd bij ABS door eerste auteur Ruiqi Huang en een team van wetenschappers bij ABS, en vervolgens gekarakteriseerd op antivirale eigenschappen door de laboratoria van Drs. Kyeong-Ok Chang (K-State), Donghoon Chung (Louisville), John Teijaro (Scripps Research) en Dennis Burton (Scripps Research), en een gedetailleerde structurele karakterisering werd uitgevoerd bij Scripps Research in de laboratoria van Dr. Ian Wilson, Robyn Stanfield, Andrew Ward, Jane Dyson en Peter Wright.

Medewerkers uit de industrie onder leiding van Dr. William Harriman van OmniAb, Inc. en Dr. Jeff Allen van Pelican, een dochteronderneming van Ligand Pharmaceuticals, werkten mee aan de analytische karakterisering en de productie van de knoppen. Minotaur Therapeutics (een spin-outbedrijf van ABS) ontwikkelt commerciële technologieën met betrekking tot de ontdekking en ontwikkeling van de knobregio (picobody) onder een sublicentie van OmniAb, Inc.