The use of immunoglobulins and monoclonal antibodies against COVID-19

Full Text

Введение

Пандемия COVID-19 стала третьей в XXI в. вспышкой коронавирусной инфекции. В отличие от двух предыдущих заболеваний (SARS и MERS), COVID-19 получил повсеместное распространение и затронул практически все страны [1].

В ходе пандемии COVID-19 (в значительной мере в зависимости от геноварианта вируса SARS-CoV-2) был отмечен очень широкий спектр клинических проявлений: от легкого респираторного заболевания до тяжелой пневмонии с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). Последний обусловлен развитием т.н. «цитокинового шторма», вызванного неконтролируемой секрецией цитокинов в ходе генерализации инфекции. В сыворотке крови больного при этом значительно возрастает концентрация цитокинов (IFN-γ, IL-1, IL-6, IL-12, и TGF-β, CCL2, CXCL10, CXCL9, IL-8). У больных развиваются лихорадка, сухой кашель, нарастание дыхательной недостаточности, переходящей в ОРДС, появляются признаки нефропатии, а усиливающиеся гемодинамические нарушения и явления коагулопатии сопровождаются формированием синдрома диссеминированного внутрисосудистого свертывания [2–4].

Для предотвращения развития «цитокинового шторма» на практике используют две основные стратегии:

– противовоспалительное лечение стероидными и нестероидными препаратами;

– этиотропную терапию, направленную на элиминацию вируса, которая включает проведение терапии антителосодержащими препаратами, полученными из крови реконвалесцентов, или моноклональными антителами (МкАт).

Целью настоящего обзора является анализ опыта использования иммуноглобулинов и моноклональных антител при лечении больных COVID-19 в ходе пандемии.

Результаты

S-белок вируса SARS-CoV-2 является основной мишенью для вируснейтрализующих антител (ВНА), поэтому использование сыворотки крови реконвалесцентов, содержащих ВНА против вируса SARS-CoV-2, – относительно быстрый способ получения лечебного препарата для лечения больных COVID-19. Применение данных препаратов стало возможным уже на первых этапах пандемии [5].

Ранее было установлено, что применение плазмы реконвалесцентов при лечении больных с тяжелыми формами респираторных вирусных инфекций приводит к значительному сокращению продолжительности пребывания таких пациентов в стационаре [6].

С нашей точки зрения, более эффективным и в то же время более безопасным средством лечения COVID-19, по сравнению с плазмой реконвалесцентов, является приготовленный из нее иммуноглобулин.

Гомологичный иммуноглобулин против COVID-19 изготавливают из пула плазмы крови доноров, содержащей антитела против SARS-CoV-2. Каждый компонент пула индивидуально проверяют на отсутствие РНК вирусов SARS-CoV-2, гепатита С, ВИЧ и ДНК вируса гепатита В (методом полимеразной цепной реакции) и/или антигена вируса гепатита В (HBsAg), антигена р24 ВИЧ-1, антител к вирусам гепатита С, ВИЧ-1 и ВИЧ-2 и сифилиса (методом твердофазного иммуноферментного анализа).

Действующим началом иммуноглобулина человека против COVID-19 являются иммуноглобулины класса G (IgG), обладающие нейтрализующей активностью по отношению к вирусу SARS-CoV-2.

При внутривенном введении специфические антитела против вируса SARS-CoV-2 сразу же попадают в системный кровоток, при этом биодоступность их близка к 100%. После введения в макроорганизме происходит перераспределение IgG к вирусу SARS-CoV-2 между плазмой и внесосудистым пространством, с последующей утилизацией свободно циркулирующих IgG и иммунных комплексов клетками ретикулоэндотелиальной системы. Среднее время элиминации IgG к вирусу SARS-CoV-2 из плазмы крови составляет около 11 сут [7].

Как следует из данных, полученных при проведении II–III фаз клинических испытаний (табл. 1), применение иммуноглобулина из плазмы крови реконвалесцентов обеспечивает значимый терапевтический эффект. Снижение частоты COVID-19 при однократном введении больным иммуноглобулина в дозе 1 г на 1 кг массы тела составляло 85%, при введении в дозе 0,5 г на 1 кг массы тела в течение 5 сут – более 95%.

 

Таблица 1. Результаты использования иммуноглобулинов при проведении клинических исследований препаратов на больных COVID-19

Table 1. Results of the use of immunoglobulins in clinical trials of drugs in patients with COVID-19

Разработчик Developer	Стадия КИ Stage of CT	Схема введения Administration scheme	Число испытуемых Number of subjects	Результат Result	Источник Source
Микроген НПО АО, Россия Microgen NPO JSC, Russia	I	Внутривенно однократно в дозе 1 г на 1 кг массы тела Intravenously once at a dose of 1 g per 1 kg of body weight	8	Период полувыведения IgG к SARS-CoV-2 составляет в среднем 11 сут The half-life of IgG SARS-CoV-2  averages 11 days	[8]
Микроген НПО АО, Россия Microgen NPO JSC, Russia	II–III	То же The same scheme	32	Концентрация нейтрализующих SARS-CoV-2 антител увеличилась в 9,4 ± 1,4 раза по сравнению с плазмой человека Отмечено снижение частоты симптоматического COVID-19 на 85% The concentration of neutralizing SARS-CoV-2 antibodies increased by 9.4 ± 1.4 times compared  to the human plasma 85% reduction in the frequency of symptomatic COVID-19	[2]
Университет медицинских наук, Пакистан Dow University of Health Sciences Pakistan	II–III	–	155	Снижение частоты симптоматического COVID-19 на 90% 90% reduction in the frequency of symptomatic COVID-19	[3]
Китайская академия наук, КНР Chinese Academy of Science, China	I	0,2–0,4 г на 1 кг массы тела в течение 5 сут 0.2–0.4 g per 1kg of body weight for 5 days	63	Н.д. N.d.	[9]
Китайская академия наук, КНР Chinese Academy of Science, China	II–III	0,5 г на 1 кг массы тела в течение 5 сут 0.5 g per 1 kg body weight for 5 days	94	Терапевтический эффект у 100% больных Therapeutic effect in 100% of patients	[10]
Нью-Йоркский центр крови, США New York Blood Center, USA	II–III	0,5 г на 1 кг массы тела в течение 5 сут 0.5 g per 1 kg body weight for 5 days	67	Терапевтический эффект у 95% больных Therapeutic effect in 95% of patients	[11]

 

Определенным недостатком препаратов, полученных из крови реконвалесцентов (независимо от перенесенной нозологической формы), являются возможные нежелательные реакции после введения лекарственного средства [12].

Нежелательные реакции, как правило, наблюдаются в случае высокой скорости введения иммуноглобулина, а также у лиц с недостаточностью иммуноглобулина класса A либо у пациентов, которые получают внутривенную инфузию иммуноглобулина человека впервые. В этой связи подобные препараты применяют только в условиях стационара под контролем врача и при наличии средств для купирования реакции гиперчувствительности немедленного типа.

Положительным моментом является и то, что иммуноглобулин человека против COVID-19 может применяться в комплексной терапии заболевания в сочетании с другими лекарственными средствами.

Следует отметить, что возможности применения препаратов из крови реконвалесцентов на первых этапах пандемии COVID-19 были достаточно ограниченными. В дальнейшем вследствие значительного расширения круга переболевших ситуация изменилась и кровь реконвалесцентов стала наиболее доступным исходным материалом для получения лечебных препаратов на основе ВНА.

Во время пандемии COVID-19 одним из наиболее перспективных направлений этиотропной терапии стало применение МкАт. Это связано с высокой специфичностью, безопасностью, технологичностью промышленного производства МкАт, секретируемых клеточными продуцентами, и возможностью получения высокоочищенных препаратов при использовании методов аффинной хроматографии. Получаемые при этом МкАт характеризовались отсутствием феномена антителозависимого усиления инфекции (англ. antibody-dependent enhancement, ADE) [13].

Использование препаратов на основе МкАт рекомендуется в стационарных условиях, а также в условиях дневного стационара в срок не позднее 7 сут от начала болезни [19].

Рекомбинантные МкАт человека класса IgG1, связываясь с эпитопами рецептор-связывающего домена S-белка, блокируют взаимодействие S-белка SARS-CoV-2 с ангиотензинпревращающим ферментом 2 (АПФ2), что приводит к подавлению инфицирования клеток хозяина и останавливает репликацию вируса [14].

S-белок содержит две субъединицы (S₁ и S₂). Субъединица S₁ содержит 4 домена, основную роль во взаимодействии с клеткой хозяина играют N-концевой домен (NTD) и рецептор-связывающий домен (RBD) [15]. Связывание S-белка МкАт блокирует его взаимодействие с рецепторами клетки-хозяина (например, ACE2) и/или ингибирует проникновение вируса в клетку. Препараты, обладающие данными свойствами, определяют как нейтрализующие МкАт [14, 16].

При исследовании механизмов эффективности препаратов МкАт следует обратить внимание на роль Fc-опосредованной эффекторной активности. Установлено, что МкАт с немодифицированным Fc-фрагментом более эффективны для лечения COVID-19, чем препараты с модифицированным Fc-фрагментом [17]. Модификацию Fc-фрагмента проводят с целью снижения эффекторной активности для удлинения периода полувыведения [18].

При терапии COVID-19 на практике используют как однокомпонентные (Сотровимаб, Регданвимаб), так и комбинированные (Бамланивимаб + Этесевимаб; Касиривимаб + Имдевимаб) препараты [19].

Уже в начале пандемии COVID-19 в доклинических исследованиях было установлено, что смеси нейтрализующих МкАт, нацеленных на сайт RBD вируса SARS-CoV-2, могут быть более эффективны для лечения и профилактики заболевания, чем индивидуальные МкАт [20].

В зависимости от показаний к применению, препараты на основе МкАт, используемые для профилактики и лечения COVID-19, можно разделить на 3 группы:

– Первая группа представлена препаратами для профилактики заражения COVID-19. К данной группе относятся разработанные компанией AstraZeneca МкАт с Fc-фрагментом, модифицированным методом мутаций (МкАт AZD8895 – Тиксагевимаб и AZD1061 – Цилгавимаб). Модификация Fc-фрагмента позволяет удлинить период полувыведения препарата. Предполагаемый компанией-разработчиком срок эффективной защиты от заражения составляет 6–12 мес. Ввиду этого данные препараты могут быть использованы в качестве альтернативных вакцинам средствами профилактики для лиц, имеющих противопоказания для вакцинации [21].

– Вторая группа представлена препаратами для постконтактной профилактики и лечения. К этой группе относятся Касиривимаб и Имдевимаб, представляющие собой нейтрализующие человеческие IgG1 МкАт к вирусу SARS-CoV-2.

Использование препарата REGN-COV2 (комбинация Казиривимаба и Имдевимаба, по 1,2 г каждого МкАт) вызывало уменьшение уровня заражения на 50% при снижении тяжести заболевания у 100% добровольцев [22, 23].

– К третьей группе относятся препараты, предназначенные для лечения больных с высоким риском прогрессирования тяжести заболевания, для которых альтернативные варианты лечения по тем или иным причинам неприемлемы. К данной группе относятся Сотровимаб, Бебтеловимаб (для использования в качестве монопрепаратов) а также комбинации «Бамланивимаб + Этесевимаб» и «Казиривимаб + Имдевимаб».

Бебтеловимаб (МкАт LY-CoV1404, LY3853113) представляет собой человеческие МкАт к S-белку вируса SARS-CoV-2, выделенные от пациента, выздоровевшего после COVID-19 [24].

Бамланивимаб (МкАт LY3819253 или LY-CoV555) и Этесевимаб (МкАт LY3832479 или LY-CoV016) представляют собой МкАт, блокирующие S-белок, которые были разработаны на основе исходных специфических иммуноглобулинов, продуцируемых B-лимфоцитами, полученными от двух разных пациентов, переболевших COVID-19. Комбинирование этих двух препаратов при клиническом применении может способствовать снижению вирусной нагрузки и уменьшению вероятности образования резистентных вариантов, появляющихся при лечении [24].

Сотровимаб (МкАт VIR-7831) представляет собой МкАт с модификацией Fc-фрагмента (мутации LS). Указанная модификация позволяет увеличить период полувыведения при сохранении эффекторной функции. МкАт VIR-7831 связываются с высококонсервативным эпитопом S-белка вируса SARS-CoV-2 за пределами RBD-е [25].

Установлено, что своевременное введение Сотровимаба на 85% снижало число случаев госпитализации и летального исхода у больных COVID-19 [26].

Результаты использования МкАт при проведении клинических исследований коммерческих препаратов, представленные в табл. 2, свидетельствуют о том, что использование человеческих МкАт к S-белку вируса SARS-CoV-2 может быть эффективным средством при лечении больных COVID-19. Несомненным преимуществом препаратов МкАт перед препаратами на основе плазмы реконвалесцентов является введение кратно меньшего количества гетерологичного белка в макроорганизм.

 

Таблица 2. Результаты клинических испытаний препаратов человеческих МкАт к S-белку вируса SARS-CoV-2 на больных COVID-19

Table 2. Results of clinical trials of preparations of human McАb to the S-protein of the SARS-CoV-2 virus in COVID-19 patients

Препарат Medicatio	Разработчик Developer	МКАт McAb	Стадия КИ Stage of CT	Схема введения Administration scheme	Число испытуемых Number of subjects	Результат Result	Источник Source
Эвушелд Evusheld	Астразенека AstraZeneca	Тиксагевимаб AZD8895 Tixagevimab	III	Внутримышечное введение однократной дозы 150 мг Тиксагевимаба и 150 мг Цилгавимаба Intramuscular administration of a single dose of 150 mg of Tixagevimab and 150 mg of Cilgavimab	5000	Снижение частоты симптоматического COVID-19 на 77% Reduction in the frequency of symptomatic COVID-19 by 77%	[21]
	Астразенека AstraZeneca	Цилгавимаб AZD1061 Cilgavimab					[21]
Бебтеловимаб Bebtelovimab	Центр исследования вакцин Национального института аллергии и инфекционных заболеваний, США Vaccine Research Center of the National Institute of Allergy and Infectious Diseases	LY-CoV1404, LY3853113	I–II	Внутривенное введение однократной дозы 175 мг Intravenous administration of the single dose of 175 mg	380	Лечение Бебтеловимабом привело к сокращению времени до устойчивого устранения симптомов COVID-19 по сравнению с плацебо у более 77% пациентов Treatment with Bebtelovimab led to a reduction in the time to sustained elimination of COVID-19 symptoms compared with placebo in more than 77%	[28]
Бамланивимаб Bamlanivimab, Этесевимаб Etesevimab	Eli Lilly &C	LY3819253 или LY-CoV555	I–II	700 мг Бамланивимаба и 1400 мг Этесевимаба 700 mg Bamlanivimab and 1400 mg Etesevimab	450	Бамланивимаб в комбинации с Этесевимабом значимо снижает вирусную нагрузку по сравнению с плацебо* Bamlanivimab in combination with Etesevimab significantly reduces viral load compared to placebo*	[24]
	Eli Lilly &C	LY3832479 или LY-CoV016	I–II				[24]
Сотровимаб Sotrovimab	GlaxoSmithKline and Vir Biotechnology, Inс	VIR-783	II	Внутривенное введение однократной дозы 500 мг Intravenous administration of a single dose 500 mg	291	Введение Сотровимаба на 85% снижает количество случаев госпитализации и летального исхода у больных COVID-19 Administration of Sotrovimab reduced the number hospitalization and deaths in COVID-19 patients by 85%	[26]
Регданвимаб Regdanvimab	Целтрон, Республика Корея Celltron, Incheon, Republic of Korea	СТ-Р59	III	40 мг/кг 40 mg/kg	Н.д. N.d.	Снижает риск госпитализации и смертности на 70% по сравнению с плацебо Reduces the risk of hospitalization and deaths by70% compared to placebo	[29]
Ronaprve/ REGN-COV2	Regeneron Pharmaceuticals	Казиривимаб Casirivimab	II	Внутривенное введение по 1200 мг Казиривимаба и Имдевимаба Intravenous administration at 1200 mg Casirivimab and Imdevimab	799	Снижение вирусной нагрузки по сравнению с плацебо Reduce viral load compared to placebo	[30]
		Имдевимаб Imdevimab

Примечание. * ‒ монотерапия Бамланивимабом и Этесевимабом является неэффективной [23].

Note. * ‒ monotherapy Bamlanivimab and Etesevimab is not effective [23].

 

В то же время применение препаратов МкАт для лечения COVID-19 может привести к ухудшению состояния госпитализированных пациентов. В частности, это было продемонстрировано при клиническом исследовании препарата Бебтеловимаб [25, 27]. Кроме того, при появлении новых геновариантов вируса SARS-CoV-2 всегда возникает вопрос о возможном снижении эффективности препаратов на основе МкАт, как, в частности, это было установлено для препарата Бебтеловимаб в отношении заболеваний, вызываемых геновариантами «Омикрон».

Таким образом, возможность успешной борьбы с эпидемией вновь возникшего инфекционного заболевания напрямую зависит от обеспечения лекарственными средствами для его лечения и профилактики.

В начале пандемии COVID-19 остро ощущался недостаток эффективных средств профилактики и лечения, что при высокой контагиозности заболевания, вызванного вирусом SARS-CoV-2, особенно геновариантом «Дельта», предопределило быстрое глобальное распространение инфекции, значительно опережающее скорость разработки вакцин [31].

Среди средств и методов лечения на первых этапах пандемии одним из приоритетных направлений стал метод терапии с использованием препаратов из крови реконвалесцентов [6]. В основе этого метода лежит принцип пассивной иммунизации, т.е. введение в организм реципиента специфических к возбудителю антител с целью нейтрализации возбудителя и последующей его элиминации.

В дальнейшем для проведения терапии в ходе пандемии COVID-19 в качестве лекарственных препаратов использовали иммуноглобулины, полученные из плазмы крови реконвалесцентов [32], а также генно-инженерные МкАт к антигенным детерминантам вируса SARS-CoV-2 [33].

Заключение

Результаты доступных лабораторных и клинических испытаний свидетельствуют о том, что в ходе распространения нового инфекционного заболевания препараты МкАт, полученные в ходе генно-инженерных исследований, были более эффективными и в то же время безопасными средствами экстренной профилактики и лечения. При этом максимальный эффект от проведения терапии достигается при возможно более раннем от момента инфицирования введении препарата.

About the authors

Elena E. Popadyuk

48 Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Email: 48cnii@mil.ru
ORCID iD: 0009-0008-1667-7485

Researcher at the Research Department

Россия, 141306, 6-Sergiev Posad

Tatyana E. Sizikova

48 Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Email: sizikovate@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1817-0126

Ph.D. (Biol.), Senior Researcher at the Research Department of the Federal State Budgetary Institution

Россия, 141306, 6-Sergiev Posad

Aleksey L. Khmelev

48 Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: hmeleval@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6686-320X

Ph.D. (Med.) Researcher at the Research Department of the Federal State Budgetary Institution

Россия, 141306, 6-Sergiev Posad

Mikhail A. Timofeev

Directorate of the Chief of the Radiation, Chemical and Biological Protection Troops of the Armed Forces of the Russian Federation

Email: 48cnii@mil.ru
ORCID iD: 0009-0004-6103-5984

Chief expert of the Department of Biological protection of the Department of the Chief of the Armed Forces of the Russian Armed Forces

Россия, 119160, Moscow

Vitaliy N. Lebedev

48 Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Email: 48cnii@mil.ru
ORCID iD: 0000-0002-6552-4599

Dr. Sci. (Biol.), Leading Researcher at the Research Department of the Federal State Budgetary Institution

Россия, 141306, 6-Sergiev Posad

Sergey V. Borisevich

48 Central Research Institute of the Ministry of Defense of the Russian Federation

Email: 48cnii@mil.ru
ORCID iD: 0000-0002-6742-3919

DSc, professor, academician of RAS, head of the institute

Россия, 141306, 6-Sergiev Posad

References

Supplementary files