中科院：以ace2为靶标的单克隆抗体为强效广谱冠状病毒阻滞剂

冠状病毒的进化，如SARS-CoV-2，使得广谱冠状病毒的预防或治疗策略备受追捧。本文报道了一种针对人血管紧张素转换酶2(ACE2)的单克隆抗体3E8，它能阻断SARS-CoV-2、SARS-CoV-2变异株、SARS-CoV-NL63等多种冠状病毒的S1亚基和伪型病毒结构，对ACE2的生理活性没有明显影响，也不会对ACE2“敲入”小鼠造成严重毒性。3E8在体外和新冠肺炎预防性小鼠模型中也能阻断SARS-CoV-2的活体感染。冷冻-电镜和“丙氨酸行走”研究揭示了ACE2上的关键结合残基与3E8重链的CDR3结构域相互作用。虽然在临床开发3E8之前，对非人类灵长类动物的安全性进行全面评估是必要的，但我们提供了一种潜在的有效和“广谱”的管理策略，以对抗所有利用ACE2作为进入受体的冠状病毒，并揭示了人类ACE2上的抗冠状病毒表位。

在过去20年里，冠状病毒在人类中引发了三次重大传染性疾病暴发，包括严重急性呼吸系统综合征(SARS)、中东呼吸综合征(MERS)和2019冠状病毒病(COVID-19)。控制冠状病毒的挑战之一是它们不断进化，尽管比艾滋病毒和流感慢。对2020年5月超过28,000个SARS-CoV-2刺突蛋白(S-Protein)基因序列的分析显示，D614G氨基酸替换(SARS-CoV-2-D614G)在2020年3月之前是罕见的，但随着大流行在全球蔓延，频率大大增加，到2020年6月达到所有已发表序列的74%以上，到2021年5月达到81%(GISAID)。冠状病毒的进化使它们有能力躲避病毒特异性药物。最近，SARSCoV-2的多个突变体的出现，包括B.1.1.7(英国)、B.1.351(南非)、P.1(巴西)和B.1.617(印度)就体现了这种挑战。事实上，抗SARS-CoV-2的单克隆抗体Bamlanivimab已经被撤销了紧急使用授权，因为预期对目前在美国流行的变种表现不佳。从理论上讲，广谱冠状病毒疗法可以抵御病毒突变，并有可能在未来对抗不同冠状病毒爆发的运动中使用。

开发广谱冠状病毒疗法的关键是确定广谱抗病毒靶点。尽管RNA聚合酶是一个广泛的抗RNA病毒靶点，但其特异性和有效性较低。通过采用多维方法，Gordon等人提出了一套针对冠状病毒的潜在的“PAN”病毒靶点，但这些靶点的可药性还有待评估。ACE2融合蛋白可作为诱饵受体捕获SARS-CoV-2，但其亲和力和发育能力一般不如抗体。最近，Rappazzo 等人产生了一组与一大群冠状病毒结合的单克隆抗体，但它们的中和能力尚未得到测试。

SARS-CoV-2的感染是由其包膜刺激性糖蛋白(S蛋白)与宿主细胞表达的血管紧张素转换酶2(ACE2)分子结合而触发的。S蛋白由两个亚基组成：(1)N端的S1亚基(又称S1蛋白)，含有负责ACE2结合的受体结合域(RBD)；(2)C端的S2亚基，负责膜融合。SARS-CoV-2的RBD已经被抗体和小分子方法大量靶向，但RBD靶向方法容易由于病毒进化而产生耐药性，并且不是广谱的。

3E8/ACE2-B0AT1复合物的冷冻EM结构和“丙氨酸行走”研究，以解决3E8和ACE2之间的关键相互作用

图片来源：https://doi.org/10.1038/s41392-021-00740-y

ACE2是一种I型跨膜糖蛋白，在肾素-血管紧张素系统中对维持血压稳态起重要作用。它是多种冠状病毒的共享受体，如SARS-CoV-2、SARS-CoV、HCoV- NL63、17、26、27蝙蝠冠状病毒RaTG13、28穿山甲冠状病毒GX/ P2V/2017和GD/1/2019。SARS- cov是冠状病毒家族中SARS- CoV-2的亲密兄弟姐妹，是导致2003年SARS爆发的罪魁祸首而HCoV-NL63感染人类的频率要高得多，但只引起感冒症状，临床影响中等。冠状病毒与血管紧张素转换酶2的结合不仅促进病毒进入宿主细胞，而且下调血管紧张素转换酶2的表达。

为了验证这一假设，作者产生了一种单克隆抗体，即3E8，以靶向ACE2上的RBD结合位点。研究了3E8的治疗潜力和安全性，并通过冷冻-EM和突变研究揭示了3E8在人ACE2分子上的关键结合位点。

注：原文有删减

参考文献

Yuning Chen et al. ACE2-targeting monoclonal antibody as potent and broad-spectrum coronavirus blocker. Signal Transduct Target Ther. 2021 Aug 25;6(1):315.