纳米抗体天然存在于羊驼体内，只含一个重链可变区VHH。纳米抗体相较于传统抗体，具有表达量高、易于基因工程改造等优点，在基础研究和疾病治疗中具有广泛应用，已有研究开发了纳米抗体用于新冠病毒的治疗。然而纳米抗体的筛选依赖于庞大的抗体库和繁琐的实验操作，近日，瑞典卡罗琳斯卡研究所利用噬菌体展示技术结合高通量测序、功能筛选挖掘了具有交叉中和β-冠状病毒活性的纳米抗体，为抗体发现提供了技术平台，相关研究以“Multivariate mining of an alpaca immune repertoire identifies potent cross-neutralizing SARS-CoV-2 nanobodies” 发表在Science Advances期刊上。
研究者通过新冠刺突蛋白多次免疫羊驼，分离细胞对抗体基因测序，并将抗体序列进行噬菌体展示，利用刺突蛋白、RBD区域、非RBD区域分别富集表达相应抗体的噬菌体。与之前研究不同的一点是，研究者并没有以亲和力作为筛选的依据，而是采用下一代测序对富集的噬菌体变体频率进行测定，这样可以避免初始频率不同的影响。利用降维算法分析了富集的抗体基因，最终共获得72株纳米抗体。
值得注意的是，抗体的富集指数与ELISA实验测得的亲和力有较好的正相关性。在假病毒中和试验中，纳米抗体中和效力显著，其中C7和E2 IC50达到0.01ug/mL。其中一些中和抗体对beta突变株甚至SARS-CoV-1都有抑制作用。
研究者发现RBD特异C7和E2抗体直接影响刺突蛋白与ACE2的结合，部分非RBD抗体也可以影响与受体的结合，此外还有一些抗体不作用于刺突蛋白-受体结合。为了确定抗体结合刺突蛋白的位点，研究者利用氢氘交换质谱技术(HDX-MS)确定了抗原表位，C7和E2识别II类抗原表位，E11和G6则识别IV类抗原表位。
为了提高纳米抗体的保护效力，研究者采取点击化学的策略，利用sortase A使得抗体形成同源或异源二聚体。E2二聚体IC50仅为0.7ng/mL，E11/G6二聚体也可以达到10-20ng/mL活性。
该研究发现的纳米抗体可能作为治疗COVID-19的候选药物，该研究也为抗体发现提供了新的策略。
文章来源：science