研究人员首先在12个COVID-19康复患者的外周血单核细胞(PBMCs)中分离出B细胞,然后利用单细胞RNA和VDJ对新鲜的B细胞和CD27+的记忆B细胞进行测序,获得了很多IgG1亚型的抗体,然而在130个抗体的体外检测中,只有2个是结合RBD,并且其中只有1个,BD-23,表现出了弱中和活性。随后,研究人员采用生物素化的RBD和S蛋白富集B细胞的策略,在60个康复患者体内筛选了出了8558个IgG1结合抗体。通过ELISA和表面等离子共振(SPR)检测,有149个抗体可以结合S蛋白,其中超过一半结合RBD,且只有结合RBD的抗体具有中和活性。其中7种抗体中和SARS-CoV-2假病毒的IC50值小于50ng/mL,其中编号为BD-368-2的抗体表现突出,在假病毒实验中的半抑制浓度(IC50)达到1.2 ng/mL (8pM);在P3实验室进行的真病毒实验中,IC50达到15 ng/mL (100pM)。SPR结果显示这些抗体可以竞争性底抑制ACE2与RBD结合。
BD-368-2抗体假、真病毒中和实验,IC50分别为8pM和100pM
研究人员进一步利用hACE2转基因小鼠评估抗体对SARS-CoV-2的保护和治疗作用。9只小鼠被分为三组,每组3只,注射BD-368-2。第一组在病毒感染前24h腹腔注射20mg/kg,第二组在感染后两小时注射20mg/kg,第三组为对照组,注射其他病毒的抗体。结果显示,前两组体重变化较轻,感染SARS-Cov-2后给予BD-368-2的治疗使病毒载量下降~2400倍,且感染前注射可以完全抑制病毒复制。该结果表明BD-368-2在体内具有很好的治疗和预防的效果。
此外,研究人员还解析了中和抗体BD-23与S蛋白的复合体结构,显示其结合表位与ACE2/RBD结合区域重叠,阐述了抗体的中和机制,即与ACE2竞争RBD的结合。考虑到SARS-CoV-2和SARS-CoV的高度保守性以及与抗体相似的结合机制,进一步基于相似的CDR3H结构,可以在SARS-CoV中和抗体中筛选对SARS-CoV-2有中和作用的抗体。最终,研究人员发现12个结构与BD-23相似的SARS-CoV中和抗体中的7个(包括BD-503、BD-508和BD-515),可以在体外中和SARS-CoV-2假病毒。这些结果表明BD-23与S蛋白的复合体结构对筛选SARS-CoV-2抗体的重要性。