中國疾制中心主任、中科院院士高福等學(xué)者領(lǐng)銜的一項新冠病毒中和抗體的最新研究顯示：B38和H4抗體可以阻止新冠病毒S蛋白受體結(jié)合區(qū)域RBD與人體細(xì)胞受體ACE2之間的結(jié)合。小鼠模型試驗顯示，這兩種抗體可降低小鼠感染后肺部的病毒載量。該研究還為疫苗設(shè)計提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
以上研究于當(dāng)?shù)貢r間5月7日刊發(fā)在生物預(yù)印本預(yù)印本網(wǎng)站medRxiv上（“A non-competing pair of human neutralizing antibodies block COVID-19 virus binding to its receptor ACE2”《一對非競爭性人類中和抗體可阻斷COVID-19病毒與其受體ACE2的結(jié)合》）。研究團(tuán)隊從一名中國康復(fù)患者中分離出四種人源單克隆抗體，在體外均顯示中和能力，其中B38和H4抗體尤其具有潛力。
這項工作由首都醫(yī)科大學(xué)、中科院北京生命科學(xué)研究院、中國科學(xué)院微生物研究所中科院病原微生物與免疫學(xué)重點實驗室、中科大、深圳市第三人民醫(yī)院、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所、中國疾病預(yù)防控制中心等科研團(tuán)隊聯(lián)合完成。論文的通訊作者為：中國疾病預(yù)防控制中心主任、中科院院士高福，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所副研究員高峰，深圳市第三人民醫(yī)院院長劉磊。
迄今為止，新冠病毒尚無特定的藥物或疫苗。目前，大多數(shù)的治療研發(fā)方案都瞄準(zhǔn)新冠病毒入侵人類的“鑰匙”——S蛋白（刺突糖蛋白）。S蛋白介導(dǎo)病毒和宿主細(xì)胞結(jié)合并入侵，它由S1結(jié)構(gòu)域和S2結(jié)構(gòu)域兩部分組成，分別介導(dǎo)受體結(jié)合和膜融合。受體結(jié)合域（RBD）即位于S1。研究團(tuán)隊認(rèn)為，通過使用RBD蛋白篩選抗新冠病毒的中和抗體是當(dāng)下可以采用的優(yōu)先策略。
他們首先從新冠恢復(fù)期患者獲得四種不同抗體（B5，B38，H2和H4），其上清液顯示能與新冠病毒RBD結(jié)合，但與SARS-CoV的RBD的結(jié)合失敗，這表明SARS-CoV和新冠病毒的RBD表位在免疫學(xué)上是不同的。
這4種抗體顯示出與新冠病毒RBD的不同的結(jié)合能力，Kd范圍為10的負(fù)7次方至10的負(fù)9次方M。其中H4表現(xiàn)出相對較高的結(jié)合親和力，Kd為4.48nM，而B5表現(xiàn)出相對較弱的結(jié)合親和力，Kd為305nM。B38和H2與RBD結(jié)合，Kd分別為70.1nM和14.3nM。
所有這4種抗體均顯示中和活性，IC50（半抑制濃度）值范圍為0.177μg/ml至1.375μg/ml。B38是最有效的抗體，其次是H4、H2和B5。
研究團(tuán)隊接下來評估每種抗體阻斷病毒RBD與ACE2結(jié)合的競爭能力，結(jié)果顯示，B38和H4能與ACE2完全競爭，并與RBD的結(jié)合。相反，B5顯示出部分競爭，而H2顯示出與RBD結(jié)合，但沒有與ACE2競爭。
研究還表明，B38和H4能識別RBD上的不同表位并部分重疊。
為探索B38和H4在體內(nèi)抗新冠病毒攻擊的保護(hù)功效，研究團(tuán)隊進(jìn)行了小鼠治療實驗。在攻毒12小時后，研究團(tuán)隊向hACE2轉(zhuǎn)基因小鼠注射25 mg/kg單劑量的B38或H4。結(jié)果顯示，與對照組和H4組相比，攻毒后體重顯著下降的B38組小鼠在感染后3天（dpi）恢復(fù)了。
研究團(tuán)隊還檢測了3 dpi時小鼠肺組織的病毒RNA拷貝。B38組和H4組的相對RNA拷貝變化均顯著低于對照組，與對照組相比分別降低了32.8％和26％。
為進(jìn)一步闡明抗體中和機(jī)制的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊通過體外孵育和純化制備了RBD-B38和RBD-H4 Fab復(fù)合物。重鏈上的三個互補(bǔ)決定區(qū)（CDRs）和輕鏈上的兩個互補(bǔ)決定區(qū)參與和病毒RBD的作用。病毒RBD中有36個殘基與B38相互作用，其中21個殘基與重鏈相互作用，15個殘基與輕鏈相互作用。
序列比對表明，在表位中的36個殘基中，只有15個在新冠病毒和SARS-CoV之間保守。這解釋了B38的特異反應(yīng)性。進(jìn)一步分析結(jié)合界面的相互作用發(fā)現(xiàn)，病毒RBD的470環(huán)在與B38 HCDR1環(huán)的結(jié)合中發(fā)揮重要作用。
團(tuán)隊還研究了B38阻斷COVID-19病毒RBD與ACE2相互作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。結(jié)果顯示，B38的VH和VL均導(dǎo)致了RBD與ACE2結(jié)合的空間位阻(圖4C)。值得注意的是,在與B38結(jié)合和與hACE2結(jié)合的兩種形式中，RBD沒有表現(xiàn)出明顯的構(gòu)象變化。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在與兩者結(jié)合的時候，RBD上的21個氨基酸中有18個完全一致，這清楚地解釋了為什么B38完全消除了新冠病毒RBD與受體的結(jié)合。
總的來說，新冠病毒和SARS-CoV的RBDs具有較高的同源性，均與ACE2受體結(jié)合感染宿主。然而，結(jié)合親和力是不同的，新冠病毒RBD比SARS-CoV RBD與hACE2的原子相互作用更多，因此對受體結(jié)合表現(xiàn)出更高的結(jié)合親和力。
截至目前，還沒有研究報道有抗體通過競爭ACE2結(jié)合位點交叉中和SARS-CoV2和SARS-CoV。來自恢復(fù)期SARS患者的CR3022可以與來自這兩種病毒的RBDs結(jié)合。然而，它雖然能夠中和SARS-CoV，但不能中和新冠病毒。
研究強(qiáng)調(diào)，對新冠病毒的體液免疫反應(yīng)的全面了解需要在更多的患者中進(jìn)行。此外，雞尾酒抗體應(yīng)考慮作為一種替代治療策略，以避免潛在的逃逸突變?！半S著新冠疫情的持續(xù)蔓延，對病毒RBD蛋白表位的鑒定至關(guān)重要，這將為開發(fā)疫苗提供有價值的信息。此外，針對表位的中和抗體的分子特征有助于小分子或肽藥物/抑制劑的開發(fā)。”
綜上所述，研究認(rèn)為，這項研究鑒定的中和抗體有望成為預(yù)防和治療新冠病毒的候選抗體。
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