ALPHA前沿案例 | 靶向新冠的新型高亲和力蛋白药物研发

以单克隆抗体（mAb）为代表的大分子药物在抗击新冠病毒疫情中发挥了重要作用。然而，现有的抗体疗法也面临着研发时间长、生产成本高和不能有效应对变异毒株等诸多挑战。针对上述限制，基于诱骗受体体系的小蛋白药物成为了新兴的新冠大分子药物。相较于抗体药物，诱骗受体可通过大肠杆菌直接表达或直接体外合成，支持快速筛选和优化工作的同时，有效降低生产成本。同时，鉴于ACE2是主要和重要的新冠病毒功能宿主受体，类似于ACE2结合域的诱骗蛋白能有效防止病毒逃逸和抗原突变的发生。

在今年的Science Translational Medicine期刊上，研究人员基于之前的诱骗受体药物和病毒宿主受体的互作结构信息，进一步改造和构建能同时多位点结合病毒的小蛋白药物（Miniprotein）。新型的Miniprotein能更为模拟真实情况下病毒和细胞受体之间的相互作用，并通过多点互作（Multivalency）显著提高其对病毒蛋白的亲和力和抗病毒中和能力，进一步避免免疫副反应的产生。本研究发现的潜在蛋白药物TRI2-2，具有优越于现有抗体药物的中和能力，并能有效作用于包括Omicron在内的新冠突变毒株。在模拟新冠病毒感染的小鼠模型上，TRI2-2也展示出有效的预防和治疗作用。能模拟病毒感染中多位点结合的小蛋白药物的出现，不仅为抗击新冠提供新的武器，也为抗病毒大分子药物研发开拓新的潜在方向和策略。

治疗性给药下TRI2-2在不同SARS感染小鼠模型上的保护作用

与传统的蛋白药物不同，Miniprotein主要通过多点互作发挥作用，具有Avidity效应。基于此，该研究使用液相免洗的Alphalisa蛋白互作平台，开展Competition-based off-rate screening，以离解速率为切入点分析和对比候选Miniprotein的亲和力。通过将该筛选技术与和Cell-free protein synthesis (CFPS)工作流偶联，研究能迅速开展Miniprotein的构建和不同蛋白结构/形式组合的优化研究。

结合Alphalisa技术的Cell-free protein synthesis (CFPS)工作流

基于同样的筛选方法，研究进一步对比不同形式的Miniprotein和RBD单体或者SARS-CoV-2 S glycoprotein (S6P)三聚体的结合能力。基于靶向不同RBD位点的单体Minibinder (MON1-3)，研究构建了同源三聚体TRI系列和异源融合蛋白FUS系列，并利用Alphalisa技术对比其在竞争情况下RBD/S6P-Miniprotein复合物的解离速度。在多点互作的支持下，TRI和FUS对RBD/S6P的结合能力相较于单体Minibinder有显著提升。同时，基于S6P三聚体的复合物稳定性也显著高于RBD单体。

基于Competition-based off-rate screening对比不同Miniprotein靶向RBD/S6P的结合能力

在对比野生型RBD结合的基础上，研究继续利用该策略研究Miniprotein对突变体的结合能力。从结果上看，TRI系列，尤其是TRI2-2具有广谱的突变结合能力，是非常有潜力的新型新冠药物。

基于Competition-based off-rate screening对比不同Miniprotein靶向携带突变的S6P的结合能力

随着基因改造技术和合成生物学的成熟，支持多靶点同时作用的新型药物近年来得到了兴起，这也对相应的结合检测和分析提出了新的挑战。本案例基于灵活、均相的Alphalisa技术所建立的Competition-based off-rate screening，就是一个很好的应对策略。此外，在小分子药物研发领域，结合/解离速率也成为了一个新兴的药物评价和检测指标。对此，我们提供灵活、便捷的Tag-lite动态结合分析技术，助力新兴小分子药物研发。

利用Tag-lite技术开展小分子药物动态结合研究