生物分子互作分析系統在新冠突變株Omicron抗體研發中的應用
概述
隨著新冠突變株Omicron襲來，很多上市中和抗體的中和性能大大降低了，比如再生元制藥公司用兩種抗體藥物組合而成的“雞尾酒療法”REGEN-COV，禮來公司研發的單抗藥物Bamlanivimab等，但是多個實驗室的結果都證明Sotrovimab，一款早期的由GSK與Vir Biotechnology合作開發的中和抗體，對Omicron仍然有效！Sotrovimab目前已在包括美國和歐洲等多個國家及地區獲得批準！
北京大學生物醫學前沿創新中心于去年12月底火速在《Nature》發表研究結果[1]，發現Sotrovimab（VIR-7831）是上市抗體藥物中為數不多的仍然保持Omicron中和活性的，而且可以結合所有目前已知新冠突變體。
Sotrovimab（VIR-7831）在目前上市抗體中，具有對Omicron最強的活性
用基于BLI（biolayer interferometry技術）的Octet® R8分子互作分析儀檢測發現Sotrovimab與包括Omicron等新冠病毒主要突變體的S蛋白的親和力都很高（用ProteinA傳感器固化Sotrovimab檢測不同突變體S蛋白）
與大多數上市的中和抗體藥物不同的是，Sotrovimab并非來自新冠病人，而是來自于19年前的SARS病人！華盛頓大學的研究人員對一例2003年感染SARS-CoV-1的康復者的記憶B細胞進行鑒定，發現了幾株可以同時識別新冠病毒（SARS-CoV-2）和SARS-CoV-1的抗體，其中一株為S309，就是Sotrovimab的前身，不僅具有最佳的病毒中和活性（IC50可以達到0.79 ng/mL！），而且根據Octet®檢測結果，發現它對各種形式的S蛋白都有很高的親和力。這個研究發表在2020年5月的《Nature》上[2]。
Octet® Red 96檢測發現S309與兩種新冠病毒的S蛋白的親和力都很高。用ProteinA傳感器固化S309與S蛋白互作。
這個抗體之所以可以同時識別兩種新冠病毒，因為它與刺突蛋白的抗體結合域（RBD）上一個高度保守的表位結合。華盛頓大學David Veesler團隊研究了中和抗體抗原結合段（Fab）與新冠病毒S蛋白三聚體結合的位點，最終在S蛋白的RBD上確定了6個抗體結合位點（Ia，Ib，IIa，IIb，IIc和IV），其中S309識別IV位點[3]。
IV這個位點最為特殊，它不僅遠離RBD的核心RBM，而且有研究表明，結合到這個位點上的抗體不會與ACE2存在競爭關系。無論RBD是打開還是關閉，抗體都可以結合到這個位點。
后來發現，結合IV位點的抗體可抑制病毒與細胞發生膜融合所必須的S蛋白重排，從而抑制病毒膜融合的發生，阻止病毒入侵細胞[4]。
IV位點不僅在新冠病毒突變株中保守，而且在其它冠狀病毒家族中也高度保守。S309可能覆蓋所有相關冠狀病毒家族，這意味著即使新冠病毒繼續突變，也很難克服S309的中和活性。
基于Sotrovimab（VIR-7831）優秀的中期分析結果，2021年3月獨立數據監督委員會（IDMC）建議提前結束Sotrovimab用于治療高風險COVID-19患者的III期臨床試驗。此項分析中，總計583名患者接受了Sotrovimab單藥療法或安慰劑的治療。結果表明，在接受治療后的29天里，Sotrovimab組患者的住院或死亡風險與對照組相比，降低85%（p=0.002）[5]。
Octet®在Sotrovimab早期研發和鑒定中的親和力測定、表位分組、作用機理上都發揮了作用，特別是華盛頓大學David Veesler團隊的研究中，Octet® Red貢獻了大量豐富、可靠的BLI數據。而且，歐盟醫藥管理局（EMA）公布得的Sotrovimab X申報資料（assessment report）中也提到了Biolayer Interferometry (BLI)技術在檢測ACE2受體阻斷活性的應用[6]。
當然，Octet®不僅在早期發現中表現突出，而且在生物藥研發的每個重要階段都有應用，全面加速生物藥開發流程。
Octet®實現了用更低的運營成本獲取更豐富的數據和更廣泛的應用，同時縮短研發周期，特別在需要應急開發的新冠病毒中和抗體和疫苗的研發方面，是生物制藥企業必備的設備之一。S309的成功上市將Octet®這個優點體現得淋漓盡致。
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-參考文獻-
1. Omicron escapes the majority of existing SARS-CoV-2 neutralizing antibodies.Nature(2021)
2. Cross-neutralization of SARS-CoV-2 by a human monoclonal SARS-CoV antibody.Nature(2020)
3. Mapping Neutralizing and Immunodominant Sites on the SARS-CoV-2 Spike Receptor-Binding Domain by Structure-Guided High Resolution Serology.Cell(2020)
4. Lectins enhance SARS-CoV-2 infection and influence neutralizing antibodies.Nature(2021)
5. Vir Biotechnology and GSK announce VIR-7831 reduces hospitalisation and risk of death in early treatment of adults with COVID-19. Retrieved March 11, 2021, from https://www.gsk.com/en-gb/media/press-releases/vir-biotechnology-and-gsk-announce-vir-7831-reduces-hospitalisation-and-risk-of-death-in-early-treatment-of-adults-with-covid-19/；
6. Xevudy，EMA assessment report.Procedure No. EMEA/H/C/005676/0000
隨著新冠突變株Omicron襲來，很多上市中和抗體的中和性能大大降低了，比如再生元制藥公司用兩種抗體藥物組合而成的“雞尾酒療法”REGEN-COV，禮來公司研發的單抗藥物Bamlanivimab等，但是多個實驗室的結果都證明Sotrovimab，一款早期的由GSK與Vir Biotechnology合作開發的中和抗體，對Omicron仍然有效！Sotrovimab目前已在包括美國和歐洲等多個國家及地區獲得批準！
Sotrovimab阻止了Omicron的免疫逃逸
北京大學生物醫學前沿創新中心于去年12月底火速在《Nature》發表研究結果[1]，發現Sotrovimab（VIR-7831）是上市抗體藥物中為數不多的仍然保持Omicron中和活性的，而且可以結合所有目前已知新冠突變體。
Sotrovimab（VIR-7831）在目前上市抗體中，具有對Omicron最強的活性
用基于BLI（biolayer interferometry技術）的Octet® R8分子互作分析儀檢測發現Sotrovimab與包括Omicron等新冠病毒主要突變體的S蛋白的親和力都很高（用ProteinA傳感器固化Sotrovimab檢測不同突變體S蛋白）
Sotrovimab中和抗體的發現
與大多數上市的中和抗體藥物不同的是，Sotrovimab并非來自新冠病人，而是來自于19年前的SARS病人！華盛頓大學的研究人員對一例2003年感染SARS-CoV-1的康復者的記憶B細胞進行鑒定，發現了幾株可以同時識別新冠病毒（SARS-CoV-2）和SARS-CoV-1的抗體，其中一株為S309，就是Sotrovimab的前身，不僅具有最佳的病毒中和活性（IC50可以達到0.79 ng/mL！），而且根據Octet®檢測結果，發現它對各種形式的S蛋白都有很高的親和力。這個研究發表在2020年5月的《Nature》上[2]。
Octet® Red 96檢測發現S309與兩種新冠病毒的S蛋白的親和力都很高。用ProteinA傳感器固化S309與S蛋白互作。
Sotrovimab的結合位點
這個抗體之所以可以同時識別兩種新冠病毒，因為它與刺突蛋白的抗體結合域（RBD）上一個高度保守的表位結合。華盛頓大學David Veesler團隊研究了中和抗體抗原結合段（Fab）與新冠病毒S蛋白三聚體結合的位點，最終在S蛋白的RBD上確定了6個抗體結合位點（Ia，Ib，IIa，IIb，IIc和IV），其中S309識別IV位點[3]。
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| 左：RBD蛋白上的表位劃分 右：用Octet®對抗體進行表位分組，傳感器上固化抗原，依次檢測兩個抗體并對抗體表位進行分組 |
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| Octet® Red 96數據將ACE2固化在HIS1K傳感器上，然后與S蛋白或者S蛋白與S309混合物結合，發現S309無法阻斷ACE2和S蛋白的結合 |
IV位點不僅在新冠病毒突變株中保守，而且在其它冠狀病毒家族中也高度保守。S309可能覆蓋所有相關冠狀病毒家族，這意味著即使新冠病毒繼續突變，也很難克服S309的中和活性。
Sotrovimab臨床實驗中療效顯著
基于Sotrovimab（VIR-7831）優秀的中期分析結果，2021年3月獨立數據監督委員會（IDMC）建議提前結束Sotrovimab用于治療高風險COVID-19患者的III期臨床試驗。此項分析中，總計583名患者接受了Sotrovimab單藥療法或安慰劑的治療。結果表明，在接受治療后的29天里，Sotrovimab組患者的住院或死亡風險與對照組相比，降低85%（p=0.002）[5]。
Sotrovimab的上市Octet®功不可沒
Octet®在Sotrovimab早期研發和鑒定中的親和力測定、表位分組、作用機理上都發揮了作用，特別是華盛頓大學David Veesler團隊的研究中，Octet® Red貢獻了大量豐富、可靠的BLI數據。而且，歐盟醫藥管理局（EMA）公布得的Sotrovimab X申報資料（assessment report）中也提到了Biolayer Interferometry (BLI)技術在檢測ACE2受體阻斷活性的應用[6]。
當然，Octet®不僅在早期發現中表現突出，而且在生物藥研發的每個重要階段都有應用，全面加速生物藥開發流程。
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| Octet®的應用貫穿于抗體研發和生產的各個環節中，無論是研發前期抗體庫構建后的大規模篩選、親和力的成熟，研發后期的免疫原性測定、細胞株的篩選，還是生產階段的殘留物監控和抗體活性檢測 |
Octet®實現了用更低的運營成本獲取更豐富的數據和更廣泛的應用，同時縮短研發周期，特別在需要應急開發的新冠病毒中和抗體和疫苗的研發方面，是生物制藥企業必備的設備之一。S309的成功上市將Octet®這個優點體現得淋漓盡致。
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《生物層干涉技術應用文集——病毒學基礎研究及藥物研發》
本文集通過對 Octet® 在病毒研究中分子結合動力學相關應用的梳理和分析，希望能夠給廣大科研工作者在病毒致病機理、病毒藥物發現、病毒診斷檢測、病毒疫苗研究等不同領域帶來啟示和幫助，促進我國病毒學、微生物學、免疫學等相關領域的發展。掃二維碼 下載全文
-參考文獻-
1. Omicron escapes the majority of existing SARS-CoV-2 neutralizing antibodies.Nature(2021)
2. Cross-neutralization of SARS-CoV-2 by a human monoclonal SARS-CoV antibody.Nature(2020)
3. Mapping Neutralizing and Immunodominant Sites on the SARS-CoV-2 Spike Receptor-Binding Domain by Structure-Guided High Resolution Serology.Cell(2020)
4. Lectins enhance SARS-CoV-2 infection and influence neutralizing antibodies.Nature(2021)
5. Vir Biotechnology and GSK announce VIR-7831 reduces hospitalisation and risk of death in early treatment of adults with COVID-19. Retrieved March 11, 2021, from https://www.gsk.com/en-gb/media/press-releases/vir-biotechnology-and-gsk-announce-vir-7831-reduces-hospitalisation-and-risk-of-death-in-early-treatment-of-adults-with-covid-19/；
6. Xevudy，EMA assessment report.Procedure No. EMEA/H/C/005676/0000
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