医学前沿
首页 >> 医学前沿 >> 正文

Cell:具有广泛中和SARS-CoV-2活性的可吸入型抗体

2022年03月31日 09:39 生命科学前沿 点击:[]

SARS-CoV-2 疫苗和治疗性抗体的有效性受到病毒变异以及抗体从循环到呼吸道病毒感染部位有限扩散的限制。2022310日,Cell在线出版了一篇题为Broad neutralization of SARS-CoV-2 variants by an inhalable bispecific single-domain antibody的文章。该文章鉴定出两个广泛中和抗体识别的Omicron 变体 RBD上的高度保守区域。同时,科学家们生成了一种双特异性单域抗体,该抗体能够同时协同地结合单个 Omicron 变体 RBD 上的这两个区域。动物实验证明这种双特异性抗体可以通过吸入给药有效地输送到肺部,并在 SARS-CoV-2 感染的小鼠模型中表现出出色的中和广度和治疗效果。


图片来源:Cell

非受体结合基序(RBM)抗体能够广泛中和 Omicron 变体

首先科学家们在实验中发现一种奇怪的现象一些疫苗接种者对野生型 (WT) SARS-CoV-2 的结合和中和抗体滴度较高,但对 Omicron 变体的中和滴度相对较低。是什么导致了这种现象呢?为了了解潜在机制,研究者们通过用 ACE2 使 SARS-CoV-2 RBD RBM 饱和,然后加载血浆以允许非 RBM 抗体结合来进行表位组合。Spearman 等级关系检验用于测量 ID50 RBM 或非 RBM 结合抗体之间的潜在关系。该分析表明血浆中非 RBM 抗体的结合与 Omicron 中和效力之间的高度相关性。

接下来,研究者纯化表达出六种占据不同结合位点的代表性抗体,通过测定结合能力和中和效力。科学家们发现识别RBD侧面表位的n3113v抗体以及识别内部高度保守隐蔽表位的CR3022抗体(靶向同表位的n3130v抗体)针对Omicron 变体依然能够保持良好的中和效力。这充分表明了靶向非受体结合基序(RBM)的抗体具有能够广泛中和 Omicron 变体的潜能。


图片来源:Cell

双特异性单域抗体bn03的设计以及中和特性

确定单域抗体 n3113v n3130v 对所有五种 VOC RBD 都显示出出色的结合广度和效力后,为了进一步确保中和广度,研究者使用由甘氨酸和丝氨酸组成的灵活多肽接头连接两个单域抗体(n3113v n3130v),构建双特异性单域抗体n3113v-(G4S)4-n3130v,命名为 bn03。该抗体以分子质量为 27 kDa 的纯单体形式存在,如在中国仓鼠卵巢 (CHO-K1) 细胞中获得了高水平(克/升)的 bn03 产量,并且通过使用蛋白 A 色谱法的单步下游工艺实现了超过 97% 的纯度。

研究者发现 bn03 SARSCoV-2 的中和功效比 n3113v n3130v 的混合物更有效,其 IC50 值较低,为 0.28 μg/mLbn03 可以广泛中和所有六种病毒,IC50 范围为 0.11-0.76 μg/mL。与此一致,研究者发现 bn03 可以与 WT VOC RBD 强烈结合,亲和力约为 1 nM 或更低。此外,bn03 仍然能够结合已经被 n3113v n3130v 饱和的 RBD,这表明 bn03 的两个臂是功能性的,并且可以同时与 RBD 结合而没有空间位阻。


图片来源:Cell

双特异性单域抗体bn03给药方式以及疗效验证

据报道,由于纳米抗体良好的小尺寸、高稳定性和溶解度的特性,可以通过吸入来传递骆驼源纳米颗粒,用于治疗肺部疾病。研究者接下来在探索了bn03是否能够通过吸入途径输送肺部。为了比较吸入给药(INH)和常规腹腔内(IP)给药抗体在小鼠体内的性能,研究者首先将单域抗体n3113vDyLight 800结合,以实现其体内成像。在不同时间点对小鼠进行的生物成像显示,吸入给药有效地将单域抗体输送到胸腔,而在IP组中,抗体基本上保留在腹部。

抗体给药后4小时和6小时不同器官的荧光表明,在INH组中,大多数抗体在肺中检测到。相反,在IP组中,抗体主要集中在肝脏和肾脏,但在肺中很少。因此,研究者确认bn03通过吸入途径可将大量抗体输送到肺中。


图片来源:Cell

为了在体内评价吸入bn03的治疗效果,使用了两种轻度和重度症状的hACE2转基因小鼠模型。轻度模型,SARS-CoV-2感染后,在小鼠体内未发现明显的临床症状,但在肺部检测到病毒RNA。与PBS组相比,吸入bn03可显著减少病毒RNA拷贝3.6-log,并减轻肺损伤。

另一种严重症状的小鼠模型肺部具有更高的病毒滴度,并经历了明显的感染诱导病理,包括炎性细胞浸润和细支气管上皮破坏。与PBS小鼠相比,bn03治疗小鼠的肺部病毒滴度明显降低了。肺组织的HE染色进一步显示,通过bn03吸入疗法,肺损伤已得到改善。为了评估肺组织中的病毒是否仍具有感染能力,将严重症状组小鼠的肺匀浆与Vero E6细胞孵育。我们发现吸入bn03几乎完全消除了肺中的活病毒,反映了双特异性抗体的效率。


图片来源:Cell

本文小结

本文的研究表明单域抗体可以通过吸入途径有效地输送到肺部,并有效地治疗肺部疾病。来源于全人类序列的单域抗体与骆驼衍生纳米体相比,可能具有更好的安全性和临床疗效。双特异性单域抗体bn03能够在SARS-CoV-2 Omicron变体的单个RBD上同时协同结合两个不同的表位。其小分子尺寸(27 kDa)不仅具有可吸入性,而且使bn03能够深入刺突蛋白的三聚体界面,以靶向高度保守的隐蔽表位。本文的发现不仅为 的治疗提供了可能,而且为可吸入型纳米抗体的开发提供了指导意义。


图片来源:Cell

参考资料:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8907017/pdf/main.pdf



上一条:广谱疫苗新选择:环状RNA疫苗,可中和奥密克戎等多种变体 下一条:《自然》颠覆性发现:所有生命,都是甲烷生产者

关闭

联系我们
地址:中国山东省淄博市人民西路1678号  
邮编:255300  
传真:(+86)0533-2829166
办公电话:(+86)0533-2829222  
招生电话:(+86)0533-4318888  
管理员邮箱:qlyyxy@qlmu.edu.cn
  • 官方微信
  • 招生微信
  • 就业微信