来自羊驼的纳米抗体如何变革COVID-19治疗？
来源：本站原创 2020-06-25 15:20
2020年6月25日讯 /生物谷BIOON /——Rocky和Marley已经习惯了有科学家作伴。这两只大羊驼生活在马萨诸塞州农村的牧场上，和它们的许多同类一样，它们多年来一直参与研究，以利用它们神奇的免疫系统。然而，今天，这种高贵的动物正面临着前所未有的国际关注：科学家们希望，大羊驼制造的特殊抗体可以直接用于对抗SARS-CoV-2，帮助我们摆脱这种流行病
2020年6月25日讯 /生物谷BIOON /——Rocky和Marley已经习惯了有科学家作伴。这两只大羊驼生活在马萨诸塞州农村的牧场上，和它们的许多同类一样，它们多年来一直参与研究，以利用它们神奇的免疫系统。然而，今天，这种高贵的动物正面临着前所未有的国际关注：科学家们希望，大羊驼制造的特殊抗体可以直接用于对抗SARS-CoV-2，帮助我们摆脱这种流行病。
人类也可以产生对抗SARS-CoV-2的抗体，许多研究小组正在研究基于这些抗体的治疗方法。然而，美洲驼抗体的设计要比人类抗体简单得多。"出于我们不太明白的原因，这些动物产生了这种具有奇妙特性的抗体变体，"洛克菲勒大学的结构生物学家ichael P. Rout说道。"它含有人类抗体识别疾病的有效成分，被装在浓缩的弹头中。"
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这种"弹头"只有正常抗体的十分之一大小，可以被克隆出来形成微型抗体，称为纳米抗体。纳米抗体易于批量生产，是开发提高人们对特定病原体免疫力的治疗方法的一个有吸引力的来源。"我们需要为数百万人提供剂量的治疗和诊断测试，"生物化学家Brian T. Chait说。"纳米抗体可能成为我们对抗COVID-19的又一种武器，而且有可能广泛使用。"
为了达到这一目标，Rout、Chait和他们的同事们正在从大羊驼中提取抗体，并检查它们的分子特性，以确定哪些抗体最有效地对抗病毒。与所有冠状病毒研究一样，该项目仍处于起步阶段；但是如果成功了，科学家们就可以把这些强效抗体推向治疗和诊断测试的发展。他们的研究是洛克菲勒研究人员自3月初以来发起的近20个新冠肺炎项目之一，这些项目旨在更好地了解SARS-CoV-2病毒，加快新疗法的开发。
天然兵工厂
在包括人类在内的大多数哺乳动物中，一种典型的抗体由两种蛋白质组成，它们以复杂的四种蛋白质亚基的形式排列。大羊驼、骆驼和骆驼科的其他物种产生的抗体仅由一种蛋白质组成，尽管很简单，但已被证明是非常有效的。
研究人员希望，在对抗SARS-CoV-2方面，美洲驼纳米抗体比人类抗体有一些独特的优势。它们的小体积可以让它们更好地接近覆盖在冠状病毒表面的密集刺突蛋白，这些蛋白使其能够进入宿主细胞。虽然体积小，但它们也更稳定，而且有可能雾化吸入，就像哮喘药物一样，而不是注射。这意味着治疗性抗体将被直接带到我们肺部和呼吸道病毒复制的部位。
此外，有可能将多个纳米抗体结合成一个超级分子，可以同时攻击多个位点，而每个纳米抗体都针对病毒的不同部分。"因为它们是如此之小，我们可以把它们当作小分子乐高，测试病毒无法扭动出来的组合。"
Capralogics是一家为研究和诊断开发提供抗体生产服务的机构，负责照顾Rocky和Marley。在那里，团队的合作者给大羊驼注射冠状病毒蛋白质，就像疫苗一样。大羊驼不会生病，但它们的免疫系统开始产生对抗病毒的抗体。抗体本身是高度多样化的分子，每一个个体产生的抗体种类繁多，其中只有一小部分能有效对抗病原体。Chait说："骆驼科免疫系统非常棒--他们有非常好的质量控制能力，能够产生稳定有效的抗体。所以我们让大师Rocky和Marley帮我们解决问题。在几次加强注射后，采集血样并送到研究人员那里。大羊驼的角色就到此为止了。然后他们就跑了，直奔他们的围场去了。"
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为了分析样本，Rout和Chait使用他们以前开发的高效纳米抗体识别和生产管道的方法：分离抗体生产细胞并对其DNA进行测序。同时，研究人员检查抗体的结合特性，使用质谱来确定哪些具有正确的特性。然后，他们使用一种名为"Llama Magic"的定制软件，搜索这些选中抗体的DNA序列，并将它们准备在细菌中表达以进行大规模生产--这一步骤将允许进一步的实验室测试来仔细检查这些抗体作为药物开发的候选对象。
自从骆驼科抗体在上世纪90年代被发现以来，多个研究小组对其进行了研究，用于开发从流感到癌症等一系列疾病的治疗方法。去年，第一个此类药物caplacizumab获得批准，用于治疗一种凝血障碍。现在，世界各地的许多骆驼科研究人员已经将工作重心转移到COVID-19上，他们使用的方法略有不同，以增加发现能够成功用于人体的抗体的几率。Rout说："鉴于当前危机的严重性，我们只需要尽可能多的人去尝试尽可能多的事情。" （生物谷Bioon.com)
参考资料：
Peter C Fridy et al. A robust pipeline for rapid production of versatile nanobody repertoires， Nature Methods (2014). DOI： 10.1038/nmeth.3170
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