义翘神州新冠病毒产品在纳米抗体研发中的应用

来源: 北京义翘神州科技有限公司   2020-7-16   访问量:2500评论(0)

面对新冠病毒疫情的持续爆发,急需开发安全有效的抗病毒药物。单克隆抗体药物是医药行业发展规模最大、增长最快的领域。在SARSMERS疫情期间,就有一些中和抗体被开发,现在也有多种抗体药物已用于新冠病毒的临床研究。但由于抗体药物临床使用中的费时费力、难以运送到特定组织发挥作用,而限制了其应用,因此有科学家就找到了纳米抗体这一有潜力的替代方案。

纳米抗体是利用骆驼类免疫球蛋白制备的单域抗体,也称为VHH。他们是分子量为12-15 kDa的最小天然抗原结合蛋白结构域。不同于常规的抗体,只有重链没有轻链,即仅有单个抗原结合结构域。但是纳米抗体的抗原亲和力和特异性不受影响,并且具有分子量低、稳定性高、易表达、不易出现空间位阻等优势。由于纳米抗体的尺寸小、生物物理学特性好,可以通过吸入方式给药,其特别适用于治疗呼吸系统疾病。

接下来,我们将对义翘神州新冠病毒科研试剂在纳米抗体研究中的应用进行综述分析。

Cell:发现能够中和新冠病毒、SARSMERS的纳米抗体

在这篇新冠病毒抗体研发的重要文章中,研究人员利用SARSMERS病毒S蛋白对大羊驼(llamas)进行免疫,通过噬菌体展示技术,获得针对5种靶向SARS病毒S蛋白的纳米抗体和7种靶向MERS病毒S蛋白的纳米抗体。其中各有近一半对相应S蛋白具有高亲和力。体外构建SARSMERS假病毒进行验证,发现这些纳米抗体具有较好的中和活性。

考虑到纳米抗体的优势,研究人员就想了解其是否对新冠病毒具有中和特性呢?研究人员通过购自义翘神州的新冠病毒RBD蛋白及其他相关蛋白进行了一系列的研究。通过SPR测试SARS VHH-72与新冠病毒RBD和亚域1RBD-SD1)的交叉反应性,结果显示解离常数增加。通过基于生物层干涉法(BLI)的检测,发现纳米抗体可通过直接干扰宿主细胞受体结合来中和病毒靶点蛋白。并且通过与人IgG Fc融合,纳米抗体可以交叉中和新冠病毒S假病毒。这种融合的VHH-Fc可以通过CHO细胞系统工业化生产,为VHHs中和致病性β冠状病毒提供了分子基础,也为COVID-19或其他冠状病毒提供了潜在的治疗策略。


Cell子刊:鉴定出靶向SARS-CoV-2的全人源纳米抗体

复旦大学的研究人员建立了一种高效快速开发新冠病毒特异性的全人源纳米抗体平台,并且具有通用性。研究人员将全人源的重链可变区抗体骨架进行筛选重构,首次设计出基于天然胚系基因的的全人源抗体库。

研究使用的新冠病毒相关蛋白购自义翘神州。首先用新冠病毒RBD蛋白(货号:40592-V08B)和S1蛋白(货号:40591-VO8H)作为抗原,从抗体库筛选纳米抗体。通过RBD蛋白为抗原生物亲和筛选,获得可显著富集的18种纳米抗体。其中n3010抗体与RBD结合紧密,但不与S1蛋白结合,说明抗体识别的表位在整个S1蛋白中处于隐藏状态。以S1蛋白为抗原获得与RBD完全不同的抗体图谱,大部分都能与S1RBD结合,只有n3072S1强力结合,但不与RBD结合。通过对靶向S1的纳米抗体中和活性研究发现,n3086n3113显示出中等强度的中和活性,能够抑制新冠病毒假病毒的侵染,在活病毒中检测到明显的细胞病变。并且n3086n3130靶向病毒S蛋白三聚体的一类特殊隐藏表位,首次揭示了RBD独特的免疫原性以及靶向S蛋白隐藏表位的中和抗体。


bioRxiv:获得靶向RBD的新型纳米抗体

研究以新冠病毒的RBD蛋白为靶点,筛选人源化单域纳米抗体。这些抗体符合结合动力学,平衡解离常数Kd0.7-33nM,具有假病毒和活病毒中和活性。通过竞争性配体结合实验,纳米抗体能够完全或显著抑制新冠病毒RBD与受体ACE2之间的结合。人源IgG1 Fc与纳米抗体融合,能够使其中和活性提高数十倍。研究结果揭示了以新冠病毒RBD为靶点的新型纳米抗体,为抗体药的开发奠定了基础。

文中写到“Recombinant proteins were purchased from Sino Biological (Beijing, China) for SARS-CoV-2 RBD (40592-V05H, 40592-V08B), SARS-CoV-2 spike (40589-V08B1), SARS-CoV spike (40150-V08B1), ACE2 (10108-H08H).”对于这些购自义翘神州的新冠病毒试剂,科研人员用于不同的实验研究。

首先对新冠病毒RBD蛋白进行处理,在高度多样化的人源纳米抗体合成文库中进行靶向RBD抗体的筛选,获得阳性克隆经过测序后进行蛋白表达,用于后续的实验研究。为了检测获得的纳米抗体的结合亲和力和竞争结合活性,将SARS-CoV-2 spike蛋白或SARS-CoV spike蛋白或ACE2蛋白分别固定在相应的芯片上,对其稳定结合模型或结合动力学进行分析。


bioRxiv:介绍一种制备新冠病毒纳米抗体的方法

研究人员选择3种靶蛋白进行实验,分别是实验室合成的新冠病毒RBDPro330-Gly526残基与Venus YFP融合而成,RBD-vYFP)、购自义翘神州的RBD蛋白(Arg519-Phe541融合小鼠IgG1 FcRBD-Fc,货号:40592-V05H)以及Spike全长胞外域蛋白(残基Val16-Pro1213ECD,货号:40589-V08B1)。首先将3种蛋白进行生物素化处理,分装成浓度为5μM的小等份。选择RBD-vYFPRBD-Fc作为结合剂进行纳米抗体的筛选,选择RBD-vYFPECD蛋白构建ELISA检测体系。后续的亲和力测定、ACE2竞争分析和假病毒中和检测等实验还在进行中。


研究人员仅用12个工作日就快速的从组合文库中筛选出完整的抗体,利用核糖体和噬菌体展示技术,鉴定了63个特异性的抗RBD的纳米抗体,也具有与新冠病毒S全长蛋白结合的特性。通过ELISA检测,纳米抗体能够与RBD-vYFPECD蛋白结合,不与对照蛋白MBP结合,说明纳米抗体具有高特异性。研究人员认为这些纳米抗体可以开发成一种吸入性药物,成为方便预防或治疗COVID-19的药物。

义翘神州于122日全球首发新冠病毒重要靶点受体结合域蛋白S-RBD,目前已陆续上线一系列新冠病毒相关研究试剂,包括重组蛋白、抗体、ELISA检测试剂盒、蛋白芯片、基因等,全面覆盖新冠病毒重要靶点抗原分子SpikeS1S2RBDS全长胞外域)及其他(Nucleocapsid Plpro3CLproEnvelopeMembrane)。相关产品已经助力多篇新冠病毒研究文章,比如靶点蛋白结构、中和抗体筛选、免疫效价评估等研究领域。

参考文献:

Daniel Wrapp, et al. Structural Basis for Potent Neutralization of Betacoronaviruses by Single-Domain Camelid Antibodies. Cell.

Yanling Wu, et al. Identification of Human Single-Domain Antibodies against SARS-CoV-2. Cell Host & Microbe.

Xiaojing Chi, et al. Humanized Single Domain Antibodies Neutralize SARS-CoV-2 by Targeting Spike Receptor Binding Domain. bioRxiv.

Justin D. Walter, et al. Synthetic nanobodies targeting the SARS-CoV-2 receptor binding domain. bioRxiv.



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