2023年9月19日，中国科学技术大学金腾川团队与武汉病毒所、军事医学科学院生物工程研究所及安徽医科大学临床免疫研究所合作在International Journal of Biological Macromolecules杂志在线发表题为“An engineered bispecific nanobody in tetrameric secretory IgA format confers broad neutralization against SARS-CoV-1&2 and most variants”的研究性论文。
为应对SARS-CoV-2变异体在spike中积累大量突变导致所有临床批准的中和抗体失活，我们开发了结合双特异性纳米抗体（aRBD2-aSA3，简称2-3）和多价抗体（分泌型四聚体IgA）工程以增强纳米抗体抵抗突变体逃逸的新策略。中和实验表明S2-3-IgA2m2能超强效中和SARS-CoV-1&2，且具有广谱的变体（包括BA.1、BA.2、BA.5、XBB、BQ.1.1）中和能力。仓鼠在体实验数据显示，经鼻滴给药S2-3-IgA2m2显著减少甚至清除气道及肺部病毒颗粒。综上实验表明，鼻内给药S2-3-IgA2m2是一种有前景的治疗方法，可有效保护呼吸道免受SARS-CoV-1&2及目前所有突变株的感染，同时该工作也为以后可能爆发的“SARS-COV-3”提供新的有效的抗体开发策略。
经作者验证，工程化四聚体S2-3-IgA2m2对SARS-CoV-2、SARS-CoV-1 RBD及突变体XBB、BQ.1.1、BA.5、BA.2、BA.1 RBD有皮摩尔级别的结合亲和力（图1E-K），另外，四聚体S2-3-IgA2m2中和WT SARS-CoV-2、XBB、BQ.1.1、BA.1、BA.2、BA.5及SARS-CoV-1病毒的效力均为皮摩尔级别（图1A、C、D），其中中和XBB的效力达24 pM，分别比传统二聚体2-3-IgG1强~1800倍、比分泌型二聚体S2-3-IgA1强~100倍，而LY-CoV1404失去了对XBB的中和能力（图1A）。XBB有两个额外的突变L368I和N460K（图1B），其分别是aSA3和aRBD2的结合位点，这可能是导致2-3-IgG1 中和XBB能力降低的原因，而四聚体、八价位IgA构架则大大提升了2-3纳米抗体对突变株免疫逃逸的抑制能力。
图1. S2-3-IgA2m2能紧密结合并有效中和SARS-CoV-1、SARS-CoV-2和VOCs。
IgA是在粘膜免疫中具有重要作用的抗体，本研究进一步检测鼻腔递送S2-3-IgA2m2在呼吸系统中的分布（图2A），结果显示，标记的S2-3-IgA2m2在小鼠鼻腔中持续至少4小时（图2B、C、D），同样，器官成像显示S2-3-IgA2m2在肺中富集，其在给药后8小时丰度最高，直至72小时肺部仍有明显存量（图2C、E），鼻腔输送对小鼠其余脏器无富集（图2F）。这些结果表明，鼻腔给药的S2-3-IgA2m2主要被输送到气道，并能长期滞留在肺部，因此可以对SARS-2感染提供持久的保护。
图2. 鼻内给药是输送S2-3-IgA2m2向肺部输送的有效途径
最后，作者评估了S2-3-IgA2m2鼻腔给药对BA.5攻毒仓鼠具有保护作用。结果显示鼻腔给药1 mg/kg S2-3-IgA2m2剂量下能够完全清除仓鼠器官和肺部的病毒，鼻甲骨病毒滴度平均降低105.33倍（图3A、B、C）。单剂量1 mg/kg S2-3-IgA2m2能有效预防BA.5感染仓鼠（图3D、E、F）。
图3. 鼻内给药S2-3-IgA2m2能预防BA.5感染仓鼠
该工作得到了中科院先导基金、国家自然科学基金、安徽省自然科学基金及中央高校基础研究项目的支持。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813023037145
