疫情之下，单克隆抗体能做什么？（上篇）

美谷分子仪器

2022.5.27

——探索为什么单克隆抗体（mAbs）在对抗新型冠状病毒的战斗中至关重要，以及疫情如何影响了它们的发现和开发渠道。

三年来，新型冠状病毒肺炎（COVID-19）治疗药物研发取得实质性进展，疫苗接种一直处于抗疫的最前线。通过mRNA，疫苗促使你的细胞产生无害的刺突（Spike）蛋白，从而刺激免疫系统产生抗体来抵御潜在的威胁。而当前的问题是如果你已经感染了 COVID-19 ，或者你的免疫系统受到损害，即使接种了疫苗也会有很高的住院风险。这就是需要单克隆抗体发挥作用的时候，在病毒侵入人体后，它可以靶向中和病毒。

为什么单克隆抗体对 SARS-CoV-2 有效?

单克隆抗体通过病毒中和作用来作用于病毒，它们之所以有效，是因为它们中断了病毒识别宿主或内化病毒的过程。

单克隆抗体的作用机制

在 SARS-CoV-2 中，单克隆抗体目的是破坏 Spike 蛋白与 ACE2 受体的结合，阻止病毒进入宿主细胞。Spike 蛋白通过其结合结构域(RBD)介导结合，目前，大多数中和性单克隆抗体都是针对 RBD 而产生。

对抗 COVID-19 变体，单克隆抗体的有效性如何？

在有效性方面，由于变体的数量不断增加，很难给出一个单一的答案。不同变体的疗效不同，例如，尽管大多数紧急使用授权抗体对 α 和 δ 变体有效，但对 Omicron 变体的疗效较低。

Omicron 面临的挑战是 Spike 蛋白上至少有 36 个突变，其中一些位于 RBD 。这些突变导致差异糖基化，使病毒能够避开先前形成的免疫应答或单克隆抗体中和。

幸运的是，较新的抗体如 Sotrovimab ，在最近的变体中设法保留了它们的中和活性，所以仍然有一线希望。然而，疗效可能会有很大差异，一些抗体对 α 和 β 变体非常有效，但对 γ 或 δ 变体无效。相比之下，对 δ 和 α 有效的抗体对 β 、γ 和 Omicron 变体的效果要差得多。

特定变异突变对 EC50 的影响取决于突变是否位于结合表位。

单克隆抗体优于其他新冠肺炎疗法的优势

确定剂量水平是单克隆抗体在新冠肺炎治疗中的主要优势之一。

根据 Madasu 博士的说法，恢复期血浆疗法的成功率在很大程度上取决于捐赠者。Madasu 进一步解释说：“在恢复期血浆疗法中，A )你期望供体仍能产生中和抗体，B )供体产生的量足以有效。使用单克隆抗体，我们可以准确地知道我们给病人注射了多少中和抗体，这是一个巨大的优势。”

恢复期血浆治疗会存在患者血浆不相容的重大风险，使用单克隆抗体作为有效的新冠肺炎治疗方法可显著降低这些风险。

Mitchell 博士强调了单克隆抗体治疗的另一个值得注意的特点，即能够产生一种假多克隆混合物亚群，这种混合物可以中和任何未来可能出现的变体。有人可能会问：我们怎么能如此肯定这些抗体会对未来的变体有效？由于每个亚群都有特定的结合表位，因此突变可以被一个或多个 mAb 亚群快速识别。

Mitchell 博士举例道：“五年后，如果一种新型变异体出现，我们可能能够使用针对 2023 年出现的野生型 PLUS 的单克隆抗体作为联合疗法，对这种特殊变异体产生更大的疗效。”

新冠疫情大流行的影响

目前单克隆抗体技术一直在发展中，而如果没有新冠疫情，单克隆抗体生产的技术仍会取得进步吗？

尽管已经建立了单克隆抗体的研发过程，但疫情仍会给与我们一种紧迫感。Madasu 博士还认为，与疫苗相比，人们对抗体疗法的理解更容易。在疫情的早期阶段因对疫苗的有效性不是很了解，因此有些人可能对接种疫苗犹豫不决。另一方面，人们对抗体有了更深的理解，因此基于抗体的疗法被更广泛地接受。

疫情不仅加速了现有策略的改进，还促进了新技术的发展。诸如高通量表面等离子体共振(SPR)、高通量生物层干涉测量(BLI)等技术在疫情期间引起了人们的兴趣。此外，高通量动态光散射(DLS)和 FLD 也有很大的进步。而较新的技术之一是基于人工智能的 De Novo 单克隆抗体设计，它提高了抗体发现平台的速度和复杂性。

COVID-19 单克隆抗体工作流程

构建工作流程的第一步是选择用于开发单克隆抗体的抗原。在初始阶段，免疫是通过将抗原给药于产生免疫反应的动物而发生的。然后，分离动物免疫反应期间产生的 B 细胞，接着与骨髓瘤细胞融合以产生杂交瘤。

根据 Mitchell 博士的说法，成功的初始阶段的关键是抗原的优化。“在新冠肺炎的情况下，抗体主要针对刺突蛋白，这是一种三聚体。刺突蛋白具有形成高分子量聚集体的倾向，这对于免疫策略可能不是很好。”

此外，刺突蛋白的糖基化模式在不同细胞类型之间差异很大，更不用说不同物种了。

这就是为什么我们必须非常小心地选择抗原。即使单个抗原聚糖(例如在不同的变体中)的轻微偏差也会显著影响抗体的成功率。