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近期，新冠病毒在世界多地出现的突变毒株，引起了广泛的关注和担忧。这是因为，有的突变毒株可能会加快病毒的传播，有的则可能发生“逃逸突变”，也就是让病毒逃脱免疫系统的防御，不被某些抗体识别或中和。
科学家们不仅密切关注着新冠病毒的突变动向，还一直在积极寻找应对方法。近日，顶尖学术期刊《科学》报道了一项关于新冠中和抗体的新进展。来自德国波恩大学（University of Bonn）、瑞典卡罗琳斯卡医学院（Karolinska Institutet）、美国斯克利普斯研究所（Scripps Research）的科研人员合作开发了一种新的复合纳米抗体，不但可以阻断新冠病毒进入人体细胞，实验结果还显示，即便病毒发生突变，这种复合抗体仍然能发挥良好的效果。
在此前关于新冠抗体的研究进展中，学术经纬曾和读者朋友们多次介绍过纳米抗体。这种抗体来自羊驼、大羊驼或其他几种驼科动物的免疫系统，近年来深得科学家们的青睐。
纳米抗体具有诸多优势，与常规的单克隆抗体相比，它们的尺寸要小得多，更容易穿透组织，能够在更多位置结合病毒。此外，纳米抗体具有更高的稳定性，并且可以通过细菌或酵母进行大规模生产。
▲萌萌的大羊驼，因为制造纳米抗体的能力，已多次登上等学术期刊（图片来源：123RF）
在这项研究中，一头羊驼和一头大羊驼也再次为我们提供了纳米抗体。研究人员首先将新冠病毒的刺突蛋白以及灭活的新冠病毒分别注入两只动物体内。几周以后，动物的免疫系统产生了一大批抗体。
从数十个候选纳米抗体中，研究人员最终鉴定出4个纳米抗体，能够在细胞培养物中有效地中和病毒感染。
▲纳米抗体的优势之一是容易大规模生产，这是实验中所用的细菌的培养液，利用细菌就可以生产重组的纳米抗体（图片来源：参考资料[2]；Credit：Volker Lannert，波恩大学）
随后，研究人员利用X射线晶体学和低温冷冻电镜技术，详细分析了这几种纳米抗体如何与病毒的刺突蛋白相互作用。根据结构分析，这些纳米抗体可以在病毒接触到细胞之前，触发病毒的刺突蛋白发生不可逆转的结构变化，从而让病毒无法再感染细胞。
利用纳米抗体结构简单的特点，研究人员进一步将针对病毒刺突蛋白不同位置的不同纳米抗体“缝”在了一起。这样得到的复合纳米抗体可以比单价纳米抗体更好地结合病毒，中和活性提高了100倍以上。实验结果也表明，在培养的人类细胞中，组合的纳米抗体可以更有效地阻止病毒在细胞之间传播。
研究人员还通过实验测试了一种变异非常快的病毒株。结果显示，靶向不同表位的纳米抗体组合可以极大地降低病毒通过逃逸突变产生抗性的可能。
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在论文最后，研究作者总结说：“这种基于结构得到的多价纳米抗体有更强的中和活性，并且可防止快速出现逃逸突变体，因此具有强大的潜在临床应用价值。”
这项研究的共同通讯作者Martin Hällberg教授表示：“对于种种原因无法接种疫苗，或是由于免疫系统较弱而无法在接种疫苗后形成足够免疫应答的人，我们希望这种新型纳米抗体可以提供帮助。”
参考资料
[1] Paul-Albert Koenig et al., (2021) Structure-guided multivalent nanobodies block SARS-CoV-2 infection and suppress mutational escape. Science. Doi: 10.1126/science.abe6230
[2] New promising antibodies against SARS-CoV-2. Retrieved Jan. 18, 2021, from https://www.uni-bonn.de/news/008-2021
[3] New small antibodies show promising effects against COVID-19 infection. Retrieved Jan. 18, 2021, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-01/ki-nsa011221.php
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