单克隆抗体HB27对SARS-CoV-2具金牌大只代理有有效的

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单克隆抗体HB27对SARS-CoV-2具金牌大只代理有有效的


 
单克隆抗体HB27对SARS-CoV-2具金牌大只代理有有效的中和活性


 
SARS-CoV-2是2019年冠状病毒病(COVID-19)的致病菌,全球感染人数超过6110万人,死亡人数超过143万人。
 
随着科学家们继续探索对抗SARS-CoV-2的有效药物干预,一项新的研究报道了一种非常有前途的单克隆抗体HB27,它似乎有两种不同的作用机制,抑制病毒-宿主细胞的相互作用和随后的感染。因此,该研究小组说,这可能是“一种很有前途的抗COVID-19免疫疗法的候选药物”。
 
病毒通过其刺突蛋白进入宿主细胞,刺突蛋白是一种双亚基蛋白,与宿主细胞膜上的血管紧张素转换酶2 (ACE2)受体结合。这使蛋白质暴露在宿主细胞蛋白酶中,然后引发从融合前到融合后阶段的构象的巨大变化。这导致了病毒和宿主细胞膜的融合,使病毒能够进入宿主细胞的细胞质。
 
S蛋白以三聚体的形式存在,但具有受体可及和不可及的状态,大只的我其中RBDs是开放的(一个或多个)或封闭的(全部)。这些状态是可能的,因为RBD上的铰链状运动是由与宿主细胞的复杂蛋白-蛋白相互作用介导的。
 
虽然已经发现了中和抗体(NAb),但有些抗体,如CR3022,不能防止病毒感染。这可能是由于中和性表位的灵活构象,使感染能够在NAbs存在的情况下继续进行。另一方面,正在发现的其他抗体似乎可以中和病毒而不阻断ACE2受体。
 
目前的研究于2020年11月发表在bioRxiv*服务器上,旨在了解一种新鉴定的单克隆抗体中和SARS-CoV-2的机制。该NAb从重组SARS-CoV-2 RBD免疫小鼠获得的抗体库中鉴定,为嵌合型,命名为MHB27。由于它对病毒具有强大的结合和中和活性,因此产生了一种人源化形式,称为HB27。
 
该抗体的IgG和HB27与SARS-CoV-2的RBD均以低纳摩尔和极低纳摩尔的亲和力结合,但与早期SARS-CoV和MERS-CoV的RBD结合不起来。它的半最大抑制浓度(IC50)也在非常低的纳摩尔范围内。进一步在空斑减少中和试验(PRNT)中对野生型病毒进行了测试,并显示了纳摩尔中和浓度。
 
老鼠感染预防
 
在易感小鼠中,在暴露于病毒之前或之后,金牌大只代理单剂量的HB27能够防止小鼠适应的SARS-CoV-2, MASCp6的感染,使肺部和气管的病毒载量减少了99.9%以上。
 
然后,他们在一个表达人类ACE2受体的小鼠模型中测试了HB27预防SARS-CoV-2感染的能力。他们再次发现,如果在接触病毒之前或之后注射抗体,这种分子能够在接触病毒5天后减少肺部和气管中的病毒载量。然而,预防性剂量更有效,肺部病毒水平降低了1000倍以上。
 
感染后第3天和第5天,肺部和气管中出现低水平的病毒RNA,这可能是由于鼻内刺激所致,在鼻内,IgG抗体不能与病毒直接结合,使病毒进入肺部和气管。然而,PRNT显示,在这些时间点,在这些组织中没有发现传染性病毒粒子。
 
对照组小鼠表现出中度间质性肺炎的迹象,而hb27治疗组小鼠有极轻微或非常轻微的炎症浸润,显示了NAb在暴露于SARS-CoV-2后预防或治疗感染的能力。
 
高剂量无毒
 
研究人员还通过给非人类灵长类动物(NHP)模型猕猴注射单次高剂量的静脉注射来测试抗体的毒性,注射剂量是人类估计有效剂量的10倍。在4只接受试验的动物中,没有一只表现出任何毒性,半衰期平均约为10天。有趣的是,这段时间对于它的治疗效果可能是足够的,因为在第5天,病毒载量减少了99.9%。结果表明其在NHPs中的安全性。

SARS-CoV-2的"双重锁定"
 
然后,科学家们研究了中和的机制,发现HB27完全阻止了可溶性ace2 -三聚体的相互作用。不仅如此,已经结合的可溶性ACE2被HB27取代,因为后者与spike蛋白的结合亲和力强1000倍。然而,当ACE2受体在细胞表面时,需要更高的浓度来中和这种结合,可能是因为它是二聚体。通过实时聚合酶链反应反转录(RT-PCR)测试,研究人员证实,在低于微摩尔浓度的病毒附着前后,用HB27处理的细胞可以在大约2.5 nM的浓度下取代已经结合的病毒粒子。
 
HB27中和SARS-CoV-2的结构基础(A) HB27 Fabs和ACE2与SARS-CoV-2 S三聚体结合时的冲突的正交视图。三聚体以色带图和半透明的分子表面呈现,三个单体分别为青色、黄色和紫色。三个拷贝的HB27晶圆片被渲染成彩色的分子表面,与图6相同。迭加的ACE2呈绿色带状图和半透明的分子表面。Insets是ACE2和HB27在与SARS-CoV-2 RBD结合时发生冲突的特写。(B) HB27晶圆蛋白a、晶圆蛋白B和晶圆蛋白c与SARS-CoV-2 RBD的结构正交图。SARS-CoV-2 S三聚体的S1亚基被渲染为青色、黄色和紫色表面,而S2亚基被渲染为灰色表面。
 
HB27中和SARS-CoV-2的结构基础(A) HB27 Fabs和ACE2与SARS-CoV-2 S三聚体结合时的冲突的正交视图。三聚体以色带图和半透明的分子表面呈现,三个单体分别为青色、黄色和紫色。三个拷贝的HB27晶圆片被渲染成彩色的分子表面,与图6相同。迭加的ACE2呈绿色带状图和半透明的分子表面。Insets是ACE2和HB27在与SARS-CoV-2 RBD结合时发生冲突的特写。(B) HB27晶圆蛋白a、晶圆蛋白B和晶圆蛋白c与SARS-CoV-2 RBD的结构正交图。SARS-CoV-2 S三聚体的S1亚基被渲染为青色、黄色和紫色表面,而S2亚基被渲染为灰色表面。
 
其次,他们发现HB27也能抑制病毒和宿主细胞膜的融合。他们使用了一种刺介导的细胞-细胞融合系统,其中表达SARS-CoV-2的细胞系和GFP标记作为传播感染的效应细胞,Vero E6细胞作为感染的靶细胞。他们发现,当两种类型的细胞被孵育时,数百个细胞融合形成一个大的合胞细胞。然而,HB27的存在完全阻止了这一点,浓度为0.5氧化石墨烯M。这在另一中和抗体H104中未见。
 
他们还通过在病毒已经与受体结合后引入HB27进行中和试验。他们发现,它阻止或减少合胞体的形成,这取决于它加入的剂量,从4-100纳米,在100纳米,观察到完全抑制。它还能够以剂量依赖的方式阻断ph依赖的病毒与脂质体膜的融合,这提供了另一种中和机制,尽管浓度更高。

研究人员认为,中和作用的主要机制可能是抑制病毒受体的附着。膜融合的抑制可能取决于分子能否进入含有病毒的核内体。
 
抑制机制
 
然后他们做了一个抑制过程的结构可视化。RBD头被插入由五个CDR区域形成的腔内,通过许多疏水相互作用,外加五个氢键。HB27结合的抗原位点有12个残基,只有7个与SARS-CoV-2和SARS-CoV相同,这可能解释了为什么抗体不能中和后者。同样,在目前报道的RBD突变中,没有一个在这个表位内,并且所有RBD突变体在与HB27的测试中都具有相似的结合亲和性,D614G突变体也是如此。
 
中和机制是通过ACE2结合的空间位阻,两个相邻的HB27分子空间阻止了一个ACE2分子的结合。观察到三聚体仅处于一种构象状态,即一闭二开。附着在闭合RBD上的HB27的Fab似乎锚定了所有三个RBD,并阻止它们改变。
 
与其他几种具有不同中和模式的交叉反应单克隆抗体不同,HB27在RBM核心的更可变的边缘,占据了所有RBM。这可以解释为什么该抗体具有特异性和高中和性。
 
结论
 
研究人员得出结论,“HB27可能在病毒进入过程的多个步骤中抑制SARS-CoV-2感染。”这是报道的第一种能够防止冠状病毒膜融合的抗体。此外,根据最近的一些研究,这种抗体破坏宿主细胞-病毒的附着,可以防止病毒与宿主细胞蛋白酶TMPRSS2的关联;同样,可能是通过抑制tmprss2介导的刺突分裂来阻止病毒膜融合。
 
作者这样描述:“HB27强大的中和活性可能源于它在病毒感染的两个步骤中进行干预,锁住病毒对受体的附着和阻止膜融合;导致了双重锁。”中国正在进行的该抗体临床试验的结果应该是充满兴趣的。