高福院士Nature發文：抗體防治新冠可高效阻斷

　　中國科學院微生物研究所等團隊的一項研究表明，LALA突變的CB6人員單克隆抗體在體外實驗中展現出較強的中和活性，隨后的非人靈長類動物試驗則發現，該抗體能夠有效治療和預防新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）感染，并減少與感染相關的肺損傷。這篇論文首次報道了在非人靈長類動物試驗模型中，能夠有效治療和預防新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）感染的特異性、全人源單克隆抗體。據中國科學院微生物研究所介紹，作為由中國科學院自主研發的具有重大臨床應用前景的抗體藥物，該產品已申請發明ZL并進入產業化快速發展通道。并預期將在近期申請臨床試驗。

　　上述研究于當地時間5月26日被頂級學術期刊《自然》（Nature）以“加快評審文章 （Accelerated Article Preview） ”形式在線發表，題為“A human neutralizing antibody targets the receptor binding site of SARS-CoV-2”。該項研究由中國科學院微生物研究所嚴景華團隊、高福團隊、王奇慧團隊聯合中科院武漢病毒所、北京地壇醫院、解放軍總醫院第五醫學中心、國家疾病預防控制中心病毒病研究所、上海君實生物醫藥科技股份有限公司等機構聯合完成。

　　通訊作者為解放軍總醫院王福生院士，中科院武漢病毒所袁志明研究員，中科院微生物所王奇慧研究員、高福院士和嚴景華研究員。

　　這篇論文首次報道了在非人靈長類動物試驗模型中，能夠有效治療和預防新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）感染的特異性、全人源單克隆抗體。據中國科學院微生物研究所介紹，作為由中國科學院自主研發的具有重大臨床應用前景的抗體藥物，該產品已申請發明ZL并進入產業化快速發展通道。并預期將在近期申請臨床試驗。

　　值得注意的，研究團隊在論文中還特別指出，“此前，國際病毒分類委員會（ICTV）將新冠病毒命名為SARS-CoV-2，但許多病毒學家認為HCoV-19更合適”。

　　兩株單克隆抗體被鑒定能夠阻斷SARS-CoV-2-RBD與hACE2受體的結合

　　新冠病毒是繼SARS-CoV、MERS-CoV之后第三種高致病性冠狀病毒，它和SARS-CoV一樣使用受體血管緊張素轉換酶2（ACE2）進入細胞。目前，大多數的治療研發方案都瞄準新冠病毒入侵人類的“鑰匙”——S蛋白（刺突糖蛋白）。S蛋白介導病毒和宿主細胞結合并入侵，它由S1結構域和S2結構域兩部分組成，分別介導受體結合和膜融合。

　　近期，包括高福等學者在內的多家科研機構解析了位于S1的S蛋白受體結合域RBD及其與人類受體hACE2復合物的晶體結構。此前的研究顯示，大量抗體通過靶向SARS-CoV或MERS-CoV的RBD表現出中和活性，推測可能是通過干擾病毒受體的結合。

　　在這項研究中，研究團隊試圖從康復患者中分離出抗SARS-CoV-2的單克隆中和抗體（MAbs）。論文提到，研究團隊從COVID-19康復期患者外周血單核細胞（PBMCs）中篩選特異性記憶B細胞。兩株單克隆抗體CA1和CB6的被鑒定能夠阻斷SARS-CoV-2-RBD與hACE2受體的結合。

　　流式細胞儀（FACS）對CA1和CB6的結合分析顯示，兩株單克隆抗體均能特異性結合SARS-CoV-2 S蛋白轉染HEK293T細胞，而不能特異性結合SARS-CoV S或MERS-CoV S轉染細胞。結合動力學測試顯示，CA1和CB6與SARS-CoV-2-RBD的平衡常數（KD）的分別為4.68±1.64 nM和2.49±1.65 nM。

　　隨后他們利用體外表達SARS-CoV-2 S抗原的假病毒，研究了CA1和CB6對SARS-CoV-2感染的中和能力。結果顯示，CA1和CB6均可抑制假病毒轉導至Huh7細胞、Calu-3和HEK293T細胞。

　　值得注意的是，就50%的中和劑量（ND50）而言，CB6比CA1具有更強的中和活性。與此一致，在SARS-CoV-2感染Vero E6細胞時，CB6也表現出強于CA1的中和活性，CB6的ND50為0.036±0.007微克/毫升，CA1為0.38微克/毫升。

　　總之，兩種單克隆抗體均在SARS-CoV-2感染體外實驗中展示出較強的中和活性，CB6則表現更為出色。

　　恒河猴試驗：CB6-LALA可以抑制SARS-CoV-2病毒滴度，并減少感染相關的肺損傷

　　研究團隊進一步在在恒河猴SARS-CoV-2感染模型中進行CB6單抗測試。

　　值得一提的是，考慮到在SARS-CoV感染中觀察到的抗體依賴性增強（ADE）副作用的潛在風險，研究團隊將CB6的Fc部分進行了LALA突變（CB6-LALA），以降低Fc介導的急性肺損傷的風險。

　　治療組3只恒河猴（6-8歲）經氣管內攻毒1×105 50%組織培養感染劑量（TCID50）SARS-CoV-2。CB6-LALA （50 mg/kg）于感染后（dpi）第1天和第3天腹腔注射。對照組（n=3）在1dpi和3dpi均給予等量的磷酸鹽緩沖鹽水（PBS）。每日檢測咽拭子病毒滴度，直至7dpi。

　　在對照組中，病毒載量在4dpi時達到峰值水平（約106.5 RNA拷貝/毫升），然后自然下降。相比之下，CB6-LALA治療組可在給藥后立即降低病毒滴度。

　　此外，除治療組之外，研究團隊還設置了預防組試驗。3只恒河猴的結果顯示，在SARS-CoV-2攻毒前給予單劑量CB6-LALA（50 mg/kg）可顯著保護它們不受SARS-CoV-2感染。這組咽拭子僅檢測到最低水平的病毒，病毒載量峰值不超過103個RNA拷貝/mL，提示CB6-LALA抗體對SARS-CoV-2感染具有較強的預防保護作用。

　　除了降低病毒滴度外，研究團隊還進一步研究了CB6-LALA是否也能抑制SARS-CoV-2感染猴子的病理性肺損傷。每組均有一只猴子在5dpi時被實施安樂死。

　　結果發現，對照組動物表現為間質性肺炎，以肺泡間隔增厚、成纖維細胞增殖和纖維化為特征，單核細胞和淋巴細胞大量浸潤。在一些肺泡腔中，可以觀察到纖維素滲出，形成透明膜和肺出血。肺毛細血管腔內也有明顯血栓形成，細支氣管內有壞死和脫落的上皮細胞積聚。

　　相比之下，預防性治療或感染后治療的猴子表現出有限的病理性肺損傷。和對照組相比，預防組合治療組猴子都保持整體完整的肺泡結構、水腫減少、沒有形成透明膜、纖維化顯著減少和白細胞滲入減少。此外，研究團隊沒有觀察到嚴重的小支氣管和肺毛細血管病變。

　　因此，研究認為，無論是預防還是治療，CB6-LALA都可以抑制SARS-CoV-2病毒滴度，并減少感染相關的肺損傷。

　　CB6的阻斷中和機制

　　研究團隊還制備了CB6-Fab/SARS-CoV-2-RBD的蛋白復合物的晶體，獲得分辨率為2.9 A?（埃）的復合物三維結構，進一步從結構層面研究了CB6的阻斷中和機制。為了分析CB6對SARS-CoV-2-RBD/hACE2相互作用的阻斷機制，研究團隊還將CB6-Fab /SARS-CoV-2-RBD復合物結構與hACE2/SARS-CoV-2-RBD復合物疊加。

　　結果顯示，CB6的結合引起了hACE2結合的空間位阻，這是由CB6的VH和VL介導的（圖4e）。在RBD上，CB6和hACE2之間也存在大量重疊的結合區域。

　　綜上所述，研究認為CB6的阻斷機制既依賴于其VH，也依賴于VL，通過空間位阻和直接的界面殘基競爭來阻斷hACE2與SARS-CoV-2-RBD的結合。

　　值得注意的是，CB6的SARS-CoV-2-RBD上的相互作用的表位與hACE2的結合表位高度重疊，表明它對SARS-CoV-2突變變體會具有很強的耐藥性。

　　研究團隊提到，“據我們所知，這是利用非人類靈長類動物評估單克隆抗體對SARS-CoV-2中和作用的首份報告，將有助于臨床試驗中給藥方案的設計。”這項研究的數據表明，從COVID-19康復期患者中分離出的具有中和作用的單克隆抗體CB6可能是一種潛在的COVID-19治療藥物，值得進一步的轉化研究。

　　值得注意的是，就在十幾天之前，當地時間5月13日，頂級學術期刊《科學》（Science）在線發表了來自由高福等人領銜完成的另一項研究，他們從一名新冠康復患者中分離出的兩種單克隆抗體B38和H4抗體，可以阻止病毒S蛋白受體結合區域RBD與人體細胞受體ACE2之間的結合。隨后在小鼠模型中的治療研究證實，這兩種抗體可降低小鼠感染后肺部的病毒載量。

　　中科院微生物研究所表示，本次研發的中和抗體具有臨床應用的重大前景。目前已經完成技術轉化和治療性抗體的生產工藝建設，產業化進展順利，預期將在近期申請臨床試驗。“一旦成功上市，將會為世界疫情防控工作做出來自中國科學院的貢獻。”