「神獸」的抗體果然神奇！研究發現，羊駝抗體能「綁定」在SARS-CoV-2上，有效阻止其感染宿主

最近，世界多國都出現了新冠肺炎二次感染的病例。雖然新冠疫苗和藥物的研製進行得如火如荼，許多「候選人」也已進入臨床試驗，但目前為止效果並不明顯。因此，科學家另闢蹊徑，轉而瞄準了羊駝的抗體。

9月4日，來自瑞典斯德哥爾摩卡羅林斯卡研究所的科學家在《Nature Communications》上發表了他們的最新研究：羊駝納米抗體可以通過阻斷受體相互作用來中和SARS-CoV-2。

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18174-5

羊駝的抗體為何如此優秀？

作為特定療法的候選者，羊駝來源的單結構域抗體片段（也稱為VHH或納米抗體）相對於傳統抗體具有多種優勢。它們的大小約為常規抗體的十分之一，卻保留與常規抗體相似的特異性和親和力，且更易於克隆、表達和操作。這種抗體可以在細菌中大量表達，並顯示出較高的熱穩定性和溶解性，使其易於大規模生產並降低成本。

此外，它們可以低聚來增加親和力或延長血清半衰期，這對於其在人類中作為抗病毒藥的用途至關重要。更重要的是，它們已被證明是體內病毒感染的高效抑制劑，特別是呼吸道感染，而且通過現有方案就能輕鬆將其人源化。

羊駝抗體能中和SARS-CoV-2嗎？

研究人員首先從被免疫的羊駝中分離出一個能特異性結合SARS-CoV-2刺突蛋白受體結合域的納米抗體——Ty1。隨後，他們用SARS-CoV-2刺突蛋白假型化的慢病毒顆粒進行了體外中和實驗。結果顯示，Ty1 以0.77 µg / ml（54 nM）的IC 50值中和SARS-CoV-2假型病毒。當Ty1以Fc融合蛋白的形式在哺乳動物細胞中表達時，有效的中和抗體可能會進一步提高至〜12 ng / ml。

通過表徵Ty1的特異性，研究人員發現，Ty1以其天然構象在SARS-CoV-2感染的細胞中以高度特異性識別了病毒刺突蛋白。實驗中的低背景也說明，Ty1是一種高度特異性且適用於研究、診斷和治療的工具。

Ty1通過與SARS-CoV-2刺突蛋白結合來中和SARS-CoV-2

羊駝抗體如何中和SARS-CoV-2？

為了了解中和機制，研究人員評估了Ty1對SARS-CoV-2受體結合域（RBD）與受體血管緊張素轉換酶2（ACE2）結合的影響。實驗結果表明，Ty1直接阻止RBD與其宿主細胞受體ACE2的結合。而Ty1與RBD的特異性和高親和力結合也在動態生物膜層幹涉（BLI）實驗中得到證明：Ty1以大約5-10 nM的高親和力與RBD結合。

RBD以5-10 nM 的K D與Ty1結合

為了解有效中和SARS-CoV-2的結構基礎，研究人員使用冷凍電鏡對與Ty1形成複合體的融合前穩定的SARS-CoV-2刺突胞外域進行了結構測定。結果發現，Ty1以「向上」和「向下」的構型綁定到病毒的RBD上，而且，無論RBD構型是「上」還是「下」，納米抗體都保持與RBD相似的結合方向。

Ty1以「向上」和「向下」構型結合到RBD並阻止ACE2接合

由於宿主細胞受體ACE2僅能以「向上」的構象與RBD結合，因此，SARS-CoV-2與ACE2的結合之路在兩個側面都受到了空間阻礙。簡而言之，ACE2與病毒RBD的結合位置被「向上」構象和「向下」構象的Ty1納米抗體侵佔了。因此，在尖峰三聚體中，可用的三個RBD結合位點中的任何兩個都充分阻礙了病毒與宿主細胞受體的結合。

總結而言，這項研究證明了羊駝納米抗體通過阻斷病毒與宿主細胞受體間的相互作用起到中和SARS-CoV-2的作用。因此，Ty1有望進入抗病毒的候選藥物名單。

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參考資料：

[1] An alpaca nanobody neutralizes SARS-CoV-2 by blocking receptorinteraction

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