1月11日，國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）叢堯研究組與中國科學(xué)院上海巴斯德研究所黃忠研究組、復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院謝幼華課題組、鄧強(qiáng)課題組的合作研究論文“Development and structural basis of a two-MAb cocktail for treating SARS-CoV-2 infections”。該研究開發(fā)了一種可用于治療新冠病毒感染的雙抗體雞尾酒療法，基于冷凍電鏡高分辨率結(jié)構(gòu)解析及生化分析，闡明了2H2/3C1抗體的中和作用機(jī)制，首次捕捉到抗體觸發(fā)的新冠病毒刺突蛋白三聚體通過逐步變構(gòu)重排進(jìn)而協(xié)同結(jié)合抗體的動態(tài)過程，具有重要的理論意義和臨床轉(zhuǎn)化價值。
新冠病毒（SARS-CoV-2）引起的新冠肺炎在全球大流行，截止2021年1月11日，新冠肺炎累計感染人數(shù)超過9026萬，累計死亡人數(shù)超過193萬，對全球公共衛(wèi)生造成嚴(yán)重威脅。針對病毒的中和性抗體具有靶點明確、藥效顯著等優(yōu)點，基于單克隆抗體組合的埃博拉病毒治療藥物已獲批上市。因此，開發(fā)新冠病毒中和抗體作為對抗新冠肺炎的潛在療法被寄予厚望。
研究團(tuán)隊前期工作發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2刺突（S）蛋白上的受體結(jié)合域（RBD）重組蛋白免疫小鼠能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生高效價的中和抗體（Zang et al. Cell Discovery 2020, doi: 10.1038/s41421-020-00199-1）。在本項研究中，科研人員從RBD免疫的小鼠中分離出5個中和性單抗，通過抗體競爭實驗和基于突變體的表位鑒定實驗，將5個單抗分成2組。兩個抗體組的代表性單抗2H2和3C1識別RBD上不同的表位，可組合成非競爭性抗體對。人源化改造的2H2/3C1抗體組合在體外中和SARS-CoV-2活病毒的半數(shù)抑制濃度（IC50）為12 ng/mL。更重要的是，2H2/3C1抗體組合在新冠病毒小鼠感染模型中具有極強(qiáng)的抗病毒活性，即使在小鼠感染新冠病毒24小時后注射2H2/3C1組成的抗體雞尾酒，仍然能夠顯著降低病毒載量，起到治療作用。
研究人員還解析了一系列2H2或3C1單抗的抗原結(jié)合片段（Fab）分別與新冠病毒S三聚體結(jié)合形成復(fù)合體的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率達(dá)到3.8埃。上述結(jié)構(gòu)研究明確了2H2及3C1單抗的結(jié)合表位，首次捕捉到抗體觸發(fā)的新冠病毒S三聚體的構(gòu)象變化空間，及其通過逐步變構(gòu)重排進(jìn)而協(xié)同結(jié)合抗體的動態(tài)過程，揭示了2H2/3C1抗體雞尾酒協(xié)同中和新冠病毒的潛在分子機(jī)制。綜上，該項研究開發(fā)了一種可用于治療新冠病毒感染的雙抗體雞尾酒療法，并從結(jié)構(gòu)和生化上闡明了2H2/3C1抗體的中和作用機(jī)制，具有重要的理論意義和臨床轉(zhuǎn)化價值。
上海巴斯德所副研究員張超，分子細(xì)胞卓越中心博士研究生汪一帆、劉彩璇，復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后朱園飛、谷陳建，上海巴斯德所博士研究生徐詩奇為本文并列第一作者。上海巴斯德所黃忠研究員、分子細(xì)胞卓越中心叢堯研究員、復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院謝幼華研究員、鄧強(qiáng)研究員為本文共同通訊作者。上海巴斯德所唐宏、Dimitri Lavillette、王海坤研究組也參與了本項研究。該研究得到中國科學(xué)院、國家科技部、國家自然科學(xué)基金、上海市科委的資金支持，得到國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施的冷凍電鏡系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫與計算分析系統(tǒng)和復(fù)旦大學(xué)醫(yī)學(xué)院生物安全三級實驗室的大力協(xié)助。
（A）人鼠嵌合化單抗c3C1、c2H2及其組合對SARS-CoV-2活毒的中和；（B-C）嵌合化單抗組合在Ad5-ACE2轉(zhuǎn)導(dǎo)的小鼠感染模型上的治療效果（B圖為感染小鼠肺部的病毒RNA的相對定量（RT-QPCR法）；C圖為肺部的病理切片）；（D-E）抗體2H2與新冠病毒S蛋白三聚體結(jié)合形成復(fù)合體的3.8埃分辨率的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)；2H2與受體結(jié)合域RBD的結(jié)合界面分析，2H2與該病毒受體ACE2在RDB上的占位有明顯空間沖突；（F-G）抗體3C1與新冠病毒S蛋白三聚體結(jié)合形成復(fù)合體的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)；3C1與RBD的結(jié)合界面分析，3C1的重鏈與新冠受體ACE2有空間沖突。
