《纳米体是成像SARS-CoV-2病毒的关键》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2020-04-29
  • 由罗莎琳德·富兰克林研究所领导的英国蛋白质生产合作项目的研究人员已经分离出纳米体——一种用于研究的抗体,它与SARS-CoV-2病毒的“穗”蛋白结合。

    该团队已经将这些纳米体提供给牛津大学的研究人员,这些纳米体与“穗”蛋白具有很高的亲和力。他们将把这些重要的研究工具广泛地提供给世界各地的其他研究小组。

    纳米体是在骆驼(大羊驼、羊驼和骆驼)体内发现的抗体,它们比人类的抗体小得多。其高稳定性、小结构和特异性使其成为在成像之前纯化和稳定蛋白质和蛋白质结构的理想材料。

    富兰克林实验室的研究小组将他们的工作目标锁定在一种位于SARS-CoV-2病毒颗粒外的蛋白质上,这种病毒颗粒被称为“突刺”,在感染期间会与人类细胞结合。这种蛋白质有一个特定的区域——受体结合域(RBD)——负责这种结合作用。该蛋白是COVID-19研究的一个主要目标,因为它在感染中起着关键作用,而且可能是未来疫苗和治疗的一个强有力的目标。

    利用包括低温电子显微镜(cryo-EM)在内的先进成像技术,纳米体可以稳定“峰值”,从而在原子尺度上实现更好的成像。纳米体还能使RBD稳定地与靶结合,帮助研究人员更好地了解RBD在体内的行为,以及它可能与新药的相互作用。

    该团队还在研究他们发现的纳米体或从中获得的治疗方法是否可以用于制造高度特异性的“阻滞剂”,这种阻滞剂可以通过防止SARS-CoV-2病毒与人类细胞结合并导致感染,从而为covid19的治疗做出贡献。纳米体也有用于诊断、创建高效、快速测试的潜力。

    一个单一的蛋白质通常有多个目标位点(表位)供人类免疫系统产生抗体结合。当抗体与特定的抗原决定基结合时,它们就“中和”了病毒,这就防止了进一步的感染,从而阻止了病毒的传播。PPUK是一种多伙伴合作的模式,它提供的工具将有助于研究SARS-CoV-2病毒的科学家。”

    詹姆斯·奈史密斯教授,罗莎琳·富兰克林研究所所长

    确定哪些纳米体具有“结合”和哪些具有“结合和中和”作用是该研究小组下一步的关键工作,他们将在更大范围内寻找纳米体,并将它们的作用与从患者样本中提取的人类抗体进行比较。

    Ray Owens教授是富兰克林基金会英国蛋白质生产部门的负责人,他说:“在塑造、理解和治疗covid19方面,全球范围内的团队合作达到了前所未有的水平。我们正与牛津大学的同事合作使用富兰克林实验室开发的纳米体,以深入了解引起COVID -19的病毒的结构。”

    罗莎琳德富兰克林研究所是一个新的国家研究机构,由英国工程和物理科学研究理事会资助。它的使命是在物理和工程科学领域开发和应用颠覆性的新技术,以改变英国的生命科学研究和制药行业。

相关报告
  • 《抗SARS-CoV-2和其他冠状病毒的中和抗体研究进展》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-04-20
    • 4月2日,Trends in immunology期刊发表了题为“Neutralizing Antibodies against SARS-CoV-2 and Other Human Coronaviruses”的文章,综述了SARS-CoV-2和其他人冠状病毒感染的中和抗体(nAbs)的研究进展。 文章首先介绍了SARS-CoV-2和其他人冠状病毒的现状,介绍了2003年SARS和2012年MERS的流行历史,对比介绍了SARS-CoV-2的传播特征和临床表现,阐述了三种病毒关键蛋白的相似性,及S蛋白受体结合域和ACE2等在病毒入侵方面的作用。随后,分别介绍了三种病毒中和抗体的研究现状。由疫苗或病毒感染诱导的病毒nAbs在控制病毒感染中起着至关重要的作用。目前开发的SARS-CoV和MERS-CoV特异性nAb包括单克隆抗体(mAbs)、功能性抗原结合片段(Fab)、单链可变区片段(scFv)或单域抗体/纳米抗体(Nbs)等。 目前,SARS-CoV-2感染者的多克隆抗体已被用于治疗SARS-CoV-2感染,但尚无SARS-CoV-2特异性中和抗体的报道。研究人员正在努力开发这种单克隆抗体和/或功能片段作为预防或治疗COVID-19的潜在预防或治疗药物。一旦得到这种抗体,下一步将涉及中和和/或交叉中和活性的体外试验、保护效果的动物模型体内评价、临床前研究和临床试验,在批准用于临床之前测试其安全性和有效性。因此,这种SARS-CoV-2中和单克隆抗体或其功能片段可能需要一到几年的时间才能研发完善并供人类使用。 由于SARS-CoV-2与SARS-CoV密切相关,且其S蛋白具有较高的序列同源性,研究人员试图发现SARS-CoV-nAbs对SARS-CoV-2感染具有的潜在交叉反应和/或交叉中和活性。有研究发现,SARS-CoV-RBD特异性人中和单抗(CR3022)可以与SARS-CoV-2 RBD高亲和结合,并识别RBD上与ACE2结合位点不重叠的表位。在目前缺乏SARS-CoV-2特异性疫苗和抗体的情况下,以nAbs为靶点的SARS-CoV-RBD也有可能用于SARS-CoV-2感染的预防和治疗。然而,一系列的测试实验还在后头。 最后文章指出,鉴于SARS-CoV-2继续在全球范围内感染人类,迫切需要开发有效的nAbs作为预防和治疗药物。SARS-CoV和MERS-CoV的研究表明,S蛋白中的许多片段可以作为nAbs的靶点。因此,对SARS-CoV和MERS-CoV特异性nAbs的研究,对于SARS-CoV-2特异性nAbs的快速设计和开发具有重要的指导意义。
  • 《来自骆驼科动物和美洲驼的纳米抗体中和SARS-CoV-2变异》

    • 来源专题:新发突发疾病(新型冠状病毒肺炎)
    • 编译者:蒋君
    • 发布时间:2021-06-17
    • 2021年6月7日,美国的研究人员发现来自骆驼科动物和美洲驼的纳米抗体中和SARS-CoV-2变异[]。自从新冠肺炎大流行以来,SARS-CoV-2已经在全世界造成数百万人死亡。尽管迄今为止已经部署了许多疫苗,但病毒受体结合域(RBD)的不断进化对其有效性提出了挑战。特别是,新兴变种B1.1.7(英国)、B.1.351(南非)和P.1(巴西)已经破坏了获得紧急使用授权的恢复期血清和免疫疗法。避免病毒逃逸的一种潜在替代方法是使用骆驼科动物VHHs(纳米抗体),它们可以识别常规抗体通常无法访问的表位。研究人员从美洲驼和“纳米小鼠”中分离出抗RBD纳米抗体,设计从羊驼、单峰骆驼和骆驼中克隆出VHHs。研究人员发现了两组高度中和的纳米抗体。第1组通过识别在冠状病毒中高度保守但很少被人类抗体靶向的RBD区域来规避抗原漂移。第2组几乎完全集中于RBD-ACE2接口,不能中和携带E484K或N501Y替代物的变体。然而,值得注意的是,当表达为同源三聚体时,第2组纳米抗体保留了对变体的完全中和活性。这些发现表明,多价纳米抗体通过两种不同的机制克服SARS-CoV-2突变:增强ACE2结合域的亲和力,以及识别人类抗体基本上无法获得的保守表位。因此,尽管新的SARS-CoV-2突变体将继续出现,但纳米抗体代表了在疫苗无效时预防新冠肺炎死亡的有希望的工具。