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新作见刊|新冠病毒中和抗体的发现与广谱性亲和力的优化

发表时间:2022-06-15 访问次数:233

2022年05月17日中国医学科学院/苏州系统医学研究所研究团队联合普健生物(武汉)科技有限公司(共第一作者)在Cell&Bioscience杂志在线发表了《Antibody engineering improves neutralization activity against K417 spike mutant SARS-CoV-2 variants》研究成果,这是继去年在Small Methods杂志在线发表了《Methods to Identify Immunogenic Peptides in SARS-CoV-2 Spike and Protective Monoclonal Antibodies in COVID-19 Patients》研究成果之后的又一篇关于新冠中和抗体开发新策略的科学论文。

中和抗体通过与新冠病毒的S蛋白结合,能有效阻止新冠病毒感染细胞。它们既可以用于治疗感染新冠病毒的患者,也能够作为预防性疗法,给易感高危人群提供被动免疫能力。目前虽然已有SARS-CoV-2的中和抗体被开发为治疗药物,但由于SARS-CoV-2存在不同突变体且还在不停变异,这些突变体对抗体治疗以及疫苗保护都有不同程度影响。

本文构建表达SARS-CoV-2 S蛋白的RBD结构域,通过单链抗体噬菌体展示技术及抗体亲和力测定(由普健生物完成),筛选获得六种与RBD蛋白高度结合的人单抗R3P1-A12、R3P2-A2、R3P1-E4、R3P2-B5、R3P1-B6和R3P2-G1。通过分析这六种单克隆抗体与hACE2竞争RBD结合、假病毒抗体中和试验数据以及进行动物体内实验,综合实验结果表明R3P1-E4抗体在体外和体内具有较强抑制SARS-CoV-2感染和复制的能力,表现出良好的中和活性。

为进一步证明R3P1-E4对不同的SARS-CoV-2突变株的中和活性,文中比较了R3P1-E4、CB6S309REGN10933单抗(均由普健生物提供)与来自不同SARS-CoV-2突变株的RBD结构域的结合力,以及对来自WT、B.1.1.7、B.1.351、P.1和B.1.617突变株的假病毒感染的中和活性,结果发现R3P1-E4对具有K417突变的中和活性下降。

为解释R3P1-E4对K417位点失活的原因并进行针对性的抗体改造,研究团队对R3P1-E4与RBD复合物进行了晶体结构解析。晶体结构分析发现R3P1-E4抗体内的多个氨基酸位点可能影响了其与RBD的亲和能力,通过抗体工程技术对R3P1-E4抗体的关键氨基酸位点进行突变,并通过实验检测发现改造后的R3P1-E4抗体针对K417位点突变的SARS-CoV-2突变株中和活性明显提高,说明结合晶体结构解析和抗体工程的抗体改造方法可能可以作为新型新冠病毒抗体开发的新策略。

本项研究工作中不同突变株的RBD蛋白以及中和抗体的制备,单链抗体噬菌体文库的构建、筛选、重组抗体表达纯化、抗体亲和力测定均由普健生物完成,普健生物也可对外提供蛋白表达,单抗和多抗制备,噬菌体展示抗体开发(建库+淘选),重组抗体表达纯化,亲和力检测,抗体人源化,稳定细胞株构建等技术服务。

本文研究工作要感谢苏州医学系统研究所杨衡研究员、南开大学郭宇教授和军事医学科学院微生物与流行病研究所秦成峰教授等其他相关研究人员。