ACS美國化學會 - ACS Chem. Biol. | 多肽-抗體融合體用於SARS-CoV-2多變種中和－鑽石舞台

英文原題：Peptide Antibody Fusions Engineered by Phage Display Exhibit an Ultrapotent and Broad Neutralization of SARS-CoV-2 Variants

通訊作者：Sachdev S. Sidhu 多倫多大學

供稿人：婁之正北京大學

大家好，今天給大家介紹一篇ACS Chemical Biology的文章「Peptide Antibody Fusions Engineered by Phage Display Exhibit an Ultrapotent and Broad Neutralization of SARS-CoV-2 Variants」。文章的通訊作者是來自多倫多大學的Sachdev S. Sidhu。在這篇文章中，作者開發了一種四價peptide−IgG的融合體以提高對於新冠病毒S-蛋白三聚體的親和力，並且可以有效地中和包括Omicron在內的變異體（圖1）。

圖1.作者構建了一種peptide−IgG融合體可以有效地中和包括Omicron在內的新冠病毒變異體

SARS-CoV-2利用其表面刺突蛋白（S-蛋白）與宿主表面受體相互作用以進入宿主細胞。病毒表面表達25至100個S-蛋白同源三聚體。每個S-蛋白包含兩個亞基：介導宿主細胞識別的N末端亞基（S1）和介導膜融合的C末端亞基（S2）。S1亞基本身包含一個N端結構域（NTD）和一個受體結合結構域（RBD），該結構域與宿主細胞表面蛋白血管緊張素轉換酶2（ACE2）相互作用來啟動感染。大多數天然中和抗體（nAb）以S1亞基為靶點。這些抗體大多通過與RBD結合來實現與ACE2競爭，但有一個獨特的亞群已被證明可以靶向NTD上的一個中和表位。然而，目前批准的抗體藥物必須以非常高的劑量使用，並已被證明對許多新冠變體無效。特別是，在南非出現的B.1.1.1.529 （Omicron）變體含有大量的RBD突變，對疫苗接種和臨床nAb具有顯著的逃逸現象。

圖2. 噬菌體展示篩選得到的S-蛋白結合多肽的序列比對。(A)與S-蛋白ECD選擇性結合的多肽來自X16庫(左)或C-X4-C庫(右)。(B)與S-蛋白RBD選擇性結合的多肽來自C-X10- C庫(左)或C- X12-C庫(右)

為了解決這些問題，作者利用噬菌體展示技術分離和優化了結合到S-蛋白RBD或 NTD的16個殘基多肽（圖2）。他們將這些多肽融合表達到一個中等親和力nAb的N端，產生四價peptide−IgG的融合體。實驗表明這兩類多肽能夠提高抗體對於S-蛋白三聚體的親和力超過100倍，表觀KD < 1 pM（圖3）。關鍵的是，該peptide−IgG對6種SARS-CoV-2變異體的細胞感染實驗表明，結合RBD的多肽能夠將高親和力nAb的中和效力提高100倍（圖4）。此外，該peptide−IgG能夠中和多種耐藥的變異體，包括對大多數臨床批准的治療性nAb耐藥的B.1.1.529 (Omicron)變體。為了證明這種方法的通用性，作者將相同的肽融合表達到臨床批准的nAb藥物中，並表明它能夠中和耐藥的變異體。綜上所述，這篇工作建立了多肽和中和抗體相融合的方法，大大提高了作為SARS-CoV-2治療性中和抗體的親和力、效力和覆蓋範圍。

圖3. SARS-CoV-2假病毒的中和（A）以合成肽N1(藍色正方形)、R1(紅色三角形)或親和度最高的多肽(分別為無色正方形和三角形)的中和實驗，以IgG 15033-7(黑色圓圈)作為陽性對照（B）IgG 15033(灰色圓圈)，peptide-IgG 33HN1(藍色正方形)，33HR1(紅色三角形，上)，33LN1(藍色正方形)和33LR1(紅色三角形，下)的中和實驗