中國粉體網(wǎng)訊 全球新冠病毒疫情形勢嚴(yán)峻，已確定感染者超4.4億人，死亡人數(shù)突破600萬。由于新冠病毒頻繁的發(fā)生突變，導(dǎo)致其對中和抗體和疫苗產(chǎn)生免疫逃逸，屢屢沖擊防疫“防線”。尤其是奧米克戎變異流行株的出現(xiàn)，使得很多具有很好中和活性的抗體幾乎完全失效，新冠疫苗的保護(hù)效果也大大被削弱。另一方面，新冠病毒的感染往往集中在呼吸道和肺部，血液中病毒很少，而單抗藥物一般只能通過靜脈或皮下等注射方式給藥，使得抗體難以有效到達(dá)肺部。這些因素給新冠廣譜疫苗和藥物的研發(fā)帶來了巨大的挑戰(zhàn)。
2022年3月9日，復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院應(yīng)天雷與吳艷玲課題組與生物醫(yī)學(xué)研究院孫蕾課題組合作，在《細(xì)胞》（Cell）雜志上發(fā)表了題為“Broad neutralization of SARS-CoV-2 variants by an inhalable bispecific single-domain antibody” 的研究論文，報道了一種抗新冠病毒的廣譜雙特異性全人源納米抗體，該抗體同時靶向病毒刺突蛋白上兩個不同的保守表位，能夠高效中和包括奧米克戎在內(nèi)的各種流行變異株。同時，該抗體具有的優(yōu)良特性使其可作為霧化吸入制劑，在新冠病毒感染的輕癥和重癥小鼠模型中顯現(xiàn)出很好的療效。
自新冠疫情爆發(fā)以來，一系列新冠變異流行株迭次出現(xiàn)。近期在全球大范圍傳播的奧米克戎流行變異株（Omicron），其刺突蛋白 (Spike) 的受體結(jié)合域 (RBD) 上有多達(dá)15個突變，遠(yuǎn)超過之前出現(xiàn)的變異株，所以免疫逃逸能力更強。研究團(tuán)隊首先對Omicron的免疫逃逸特性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)病毒對靶向其頭部受體結(jié)合區(qū)（RBM）的抗體逃逸最嚴(yán)重。一些已上市的針對RBM的新冠單抗已完全失效，且接種疫苗的志愿者如果血液中產(chǎn)生了更多的RBM抗體，則其血清對Omicron的中和活性就更弱。
進(jìn)一步，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)Omicron的RBD雖然發(fā)生了不少突變，但還是有兩個區(qū)域未發(fā)生明顯的免疫逃逸，一個是其朝向外側(cè)的側(cè)面區(qū)的一部分，另一個隱藏在三聚體內(nèi)部。在前期研究中，應(yīng)天雷團(tuán)隊曾建立了一種創(chuàng)新的全人源納米抗體研發(fā)體系，并針對RBD不同區(qū)域篩選到了一系列高親和力全人源納米抗體（Cell Host Microbe, 2020）。在本論文中，團(tuán)隊將分別針對以上兩個保守區(qū)域的兩株全人源納米抗體（n3113v和n3130v）通過適當(dāng)長度的連接子串聯(lián)，獲得了一株分子量僅為27 kDa的小體積雙特異性全人源納米抗體（bn03），抗體理化性質(zhì)優(yōu)，能強效結(jié)合和中和所有的流行突變株。
為了闡明抗體的作用機制，研究人員解析了全人源納米雙抗與Omicron三聚體S蛋白的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)雙抗兩端的n3113v和n3130v可同時結(jié)合于同一個RBD上，而且一個三聚體S蛋白可同時結(jié)合3個bn03雙抗。此外，n3130v的結(jié)合使“down”狀態(tài)的RBD往三聚體軸線內(nèi)部拉進(jìn)了約13 Å，讓側(cè)面表位更多暴露，使得n3113v也能更好的結(jié)合RBD，說明了雙抗的協(xié)同作用機制。更有意思的是，n3130v的表位隱藏在三聚體內(nèi)部，所有的結(jié)合位點在新冠病毒高頻突變株中均沒有突變，是目前發(fā)現(xiàn)的最廣譜的表位。此前團(tuán)隊報道的與新冠和SARS-CoV都可高親和力結(jié)合的單抗CR3022也靶向類似表位，但n3130v和雙抗bn03由于體積更小，可以更充分進(jìn)入空間狹小的三聚體內(nèi)部并與隱藏表位緊密結(jié)合，造成三聚體快速解體，所以具有更強的中和活性。
更重要的是，單抗等生物大分子藥物往往只能注射給藥，為了達(dá)到有效肺部藥物濃度需要使用很高的給藥劑量，增加了藥物的成本和副作用的風(fēng)險。與經(jīng)典的單抗不同，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)全人源納米雙抗可以有效的通過霧化方式給藥，形成大量中位粒徑在5微米以下的霧化液滴，并且霧化后不影響雙抗的活性，也不會造成雙抗的降解或者聚集。在新冠病毒感染的hACE2人源化小鼠的輕癥和重癥模型中，霧化吸入雙抗都顯著降低小鼠肺部的病毒滴度并改善了肺部病理狀態(tài)。
綜上所述，該雙抗有望成為首個通過霧化給藥方式的廣譜全人源納米抗體藥物，用于新冠肺炎的特效治療。論文還發(fā)現(xiàn)了一類隱藏在病毒刺突蛋白三聚體內(nèi)部的高度保守表位，對廣譜疫苗和藥物的研發(fā)具有啟示作用。目前該雙抗已進(jìn)入中試生產(chǎn)階段，正在加快向臨床試驗推進(jìn)。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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