COVID-19/防止病毒突變影響免疫,科學家開發無敵「奈米抗體」

林以璿
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近期,新冠病毒在世界多地出現的突變毒株,引起了廣泛的關注和擔憂。這是因為,有的突變毒株可能會加快病毒的傳播,有的則可能發生「逃逸突變」,也就是讓病毒逃脫免疫系統的防禦,不被某些抗體識別或中和。

科學家們不僅密切關注著新冠病毒的突變動向,還一直在積極尋找應對方法。近日,頂尖學術期刊《Science》報導了一項關於新冠中和抗體的新進展。來自德國波恩大學(University of Bonn)、瑞典卡羅琳斯卡醫學院(Karolinska Institutet)、美國斯克利普斯研究所(Scripps Research)的科研人員合作開發了一種新的複合奈米抗體,不但可以阻斷新冠病毒進入人體細胞,實驗結果還顯示,即便病毒發生突變,這種複合抗體仍然能發揮良好的效果。

這種奈米抗體來自羊駝、大羊駝或其他幾種駝科動物的免疫系統,近年來深得科學家們的青睞。

奈米抗體具有諸多優勢,與常規的單株抗體相比,它們的尺寸要小得多,更容易穿透組織,能夠在更多位置結合病毒。此外,奈米抗體具有更高的穩定性,並且可以通過細菌或酵母進行大規模生產。

在這項研究中,一頭羊駝和一頭大羊駝也再次為我們提供了奈米抗體。研究人員首先將新冠病毒的棘蛋白以及滅活的新冠病毒分別注入兩隻動物體內。幾週以後,動物的免疫系統產生了一大批抗體。從數十個候選奈米抗體中,研究人員最終鑑定出4個奈米抗體,能夠在細胞培養物中有效地中和病毒感染。

隨後,研究人員利用X射線晶體學和低溫冷凍電鏡技術,詳細分析了這幾種奈米抗體如何與病毒的刺突蛋白相互作用。根據結構分析,這些奈米抗體可以在病毒接觸到細胞之前,觸發病毒的棘蛋白發生不可逆轉的結構變化,從而讓病毒無法再感染細胞。

利用奈米抗體結構簡單的特點,研究人員進一步將針對病毒棘蛋白不同位置的不同奈米抗體「縫」在了一起。這樣得到的複合奈米抗體可以比單個奈米抗體更好地結合病毒,中和活性提高了100倍以上。實驗結果也表明,在培養的人類細胞中,組合的奈米抗體可以更有效地阻止病毒在細胞之間傳播。

研究人員還透過實驗測試了一種變異非常快的病毒株。結果顯示,靶向不同表位的奈米抗體組合,可以極大地降低病毒通過逃逸突變產生抗性的可能。

在論文最後,研究作者總結說:「這種基於結構得到的多價奈米抗體有更強的中和活性,並且可防止快速出現逃逸突變體,因此具有強大的潛在臨床應用價值。」

這項研究的共同通訊作者Martin Hällberg教授表示:「對於種種原因無法接種疫苗,或是由於免疫系統較弱而無法在接種疫苗後形成足夠免疫應答的人,我們希望這種新型奈米抗體可以提供幫助。」

參考資料:Structure-guided multivalent nanobodies block SARS-CoV-2 infection and suppress mutational escape.

文/林以璿 圖/蘇鈺婷

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