研究背景
2019年冠状病毒病(COVID-19)大流行的出现以及新的引起关注的严重急性呼吸综合症冠状病毒2(SARS-CoV-2)突变株，截至2023年4月，已在全球造成超过7.63亿例感染和690万多人死亡，导致全球人类健康和经济危机。尽管已开发出有效的疫苗，但由于疫苗后免疫反应减弱和新的突变株(如Alpha、Beta、Gamma、Delta以及最新的Omicron)传播，根除SARS-CoV-2仍然困难。
鉴于SARS-CoV-2大流行仍在继续，新的突变株可能不断出现，迫切需要努力开发有效的预防和治疗策略来对抗这些新的突变株。
文献来源
近日，深圳大学叶亮等人在International Journal of Nanomedicine杂志上发表论文“A Naïve Phage Display Library-Derived Nanobody Neutralizes SARS-CoV-2 and Three Variants of Concern”， 该研究开发了一种抗SARS-CoV-2的纳米抗体(Nb-H6)，它具有与SARS-CoV-2的S1和RBD结构域以及三种突变体的高亲和力，并在体外广泛中和野生型的SARS-CoV-2真病毒以及Alpha(B.1.1.7)、Delta(B.1.617.2)和Omicron(BA.2和BA.5)假病毒。同时揭示了Nb-H6干扰RBD相互作用机制。为进一步研究纳米抗体如何中和SARS-CoV-2和其突变体提供了分子基础，并暗示了COVID-19的潜在治疗靶点。
项目研究
作者使用一个羊驼的天然纳米抗体噬菌体文库来筛选抗SARS-CoV-2的S1蛋白的候选纳米抗体，并用ELISA、生物膜干涉法、竞争ELISA等方法对其进行鉴定，证明它与SARS-CoV-2的S1和RBD结构域以及三种突变体的具有高亲和力，并且具有良好的热稳定性和pH稳定性，能有效地阻止S1或RBD与ACE2的相互作用。
Fig.1 用天然纳米抗体文库筛选特异性SARS-CoV-2 S1蛋白的纳米抗体
Fig.2 表达和纯化特异性SARS-CoV-2 S1蛋白的纳米抗体
Fig.3 对SARS-CoV-2 S1蛋白的纳米抗体Nb-H6进行表征
Fig.4 测定Nb-H6的热力学和pH稳定性
随后，在体外分别使用SARS-CoV-2野生型假病毒和真病毒感染实验进一步验证Nb-H6中和作用。结果显示，Nb-H6可以在体外广泛中和野生型SARS-CoV-2真病毒。
Fig.5 Nb-H6在体外中和了SARS-CoV-2野生型病毒的感染
下一步，首先用BLI相互作用仪检测多种突变体的S1或RBD与Nb-H6的亲和作用，随后用了突变株Alpha(B.1.1.7),Delta(B.1.617.2)和Omicron(BA.2和BA.5)假病毒来验证Nb-H6对突变株的中和作用。数据显示Nb-H6与多种突变体S1或RBD均具有良好的亲和作用，并能在体外有效中和Alpha(B.1.1.7)、Delta(B.1.617.2)和Omicron(BA.2和BA.5)假病毒的感染。
Fig.6 Nb-H6与多种突变体S1或RBD蛋白的亲和作用
Fig.7 Nb-H6在体外对突变株 Alpha(B.1.1.7)、Delta(B.1.617.2)和Omicron(BA.2和BA.5)假病毒感染的中和作用
最后，通过AlphaFold和分子对接的方法来模拟Nb-H6的结构以及预测其相互作用位点，并且通过定点突变的方法把预测的结合位点突变，进一步验证了预测结果。
实验结果揭示了Nb-H6中和的机制是干扰RBD区域的Tyr449和Tyr489与ACE2的结合。Y449和Y489位于受体结合基序(RBM)内，并通过氨基酸序列比对发现在SARS-CoV-2和变种的RBD中高度保守，进一步解释了Nb-H6对SARS-CoV-2野生型和突变株的中和作用。
Fig.8 Nb-H6与SARS-CoV-2的RBD结合的作用位点
综上所诉，该研究开发了一种针对SARS-CoV-2 S1的特异性纳米抗体Nb-H6，该纳米抗体在体外显示出与SARS-CoV-2的S1和RBD以及三种突变体的广泛亲和力，同时也干扰了S1-ACE2和RBD-ACE2的相互作用。
此外，在体外，Nb-H6可以有效中和SARS-CoV-2野生型的假病毒和真病毒，以及Alpha、Delta和Omicron突变株的假病毒，其中作用机制取决于RBD的两个氨基酸残基的结合。强调了一种可能在SARS-CoV-2和变种的爆发和大流行中具有治疗潜力的新型纳米抗体Nb-H6，为进一步研究纳米抗体如何中和SARS-CoV-2和其突变体提供了分子基础，并暗示了治疗COVID-19的潜在靶点。
吉满助力
本研究中所用新冠假病毒(Wildtype/B.1.1.7/B.1.617.2/BA.2/BA.5) 均由吉满生物提供。
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文章来源：课题组供稿
文献原文
www.tandfonline.com/doi/full/10.2147/IJN.S427990
原文引用
“The SARS-CoV-2 spike pseudotyped (Wildtype/B.1.1.7/B.1.617.2/BA.2/BA.5)GFP-Luciferase lentivirus(GM-0220PV07/GM-0220PV33/GM-0220PV45/GM-0220PV86/GM-0220PV90,Genomeditech), whose final concentration was 2.75×105 TU/mL, was mixed with different dilutions of Nb-H6 for 1 hour at RT.”
