上海海洋大學食品學院許劍鋒課題組，用重組蛋白從免疫駱駝中以噬菌體展示科技鑒定出與SARS-CoV-2 S-蛋白上的受體結合域高親和力納米抗體，通過生物膜層干涉科技研究多樣納米抗體和抗原結合錶比特效能，用假病毒細胞實驗檢測納米抗體的活性。採用結構生物學科技X繞射和冷凍電鏡解析RBD與雙特异納米抗體的三元複合物晶體結構，通過Octet生物大分子相互作用分析系統分析抗體結合位點。研究論文“Structure basis of two nanobodies neutralizing SARS-CoV-2 Omicron variant by targeting ultra-conservative epitopes”近日線上發表於國際知名學術期刊《Journal of Structural Biology》。研究生孫增超為本文第一作者，中國醫藥品質管制協會納米抗體質量專業委員會委員、校聘教授許劍鋒為共同通訊作者。課題組前期相關研究成果已發表在《PNAS Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA》、《Cell Structure》和《Protein Expression and Purification》等國際主流期刊上。研究得到了中科院上海藥物所研究員耿勇、武漢病毒所龔睿研究員和協和醫科大學戴媛媛教授的技術支援。該研究獲得了上海市食品一流學科、中科院上海藥物研究所資助基金、江蘇省東疆英才計畫以及濟南市創新團隊項目的資助。
冠狀病毒都有刺突蛋白（Spike protein，S蛋白，其决定病毒和宿主細胞相互識別。SARS-CoV-2刺突S-蛋白質是通過與細胞表面受體血管緊張素轉化酶2（ACE2）相互作用進入呼吸道上皮細胞。理解SARS-CoV-2刺突S-蛋白質與宿主細胞膜融合，及其前後的構象狀態的變化，有利於對各個階段的構象狀態阻斷，從而達到中和的目的。冠狀病毒刺突S-蛋白質被宿主的蛋白酶切割為N端的S1亞結構域和C端與膜結合的S2亞結構單元，S1/S2異構體組裝成三聚體，在病毒外殼上凸起，形成一個刺突；在S2亞結構單元，有一個疏水的融合肽。在感染的過程中，與受體結合後，構象發生了巨大的變化，刺突S-蛋白就會從一個亞穩定狀態的融合前的構象（prefusion）轉化為融合後的狀態，進而與宿主細胞膜融合。
NB2B4和NB1A2捕捉到SARS-CoV-2單體構象
該研究成果闡明了多價納米抗體中和作用機理。以結構生物學為基礎設計新型雙特异性中和多價納米抗體，對變異新冠病毒RBD依然具有有效的ACE2受體的競爭能力和超高的親和力。這將顯著促進冠狀病毒的防治和檢測科技水准，為抗冠狀病毒的雙特异納米抗體藥物研發提供了新思路。
相關文章連結：https://doi.org/10.1016/j.str.2022.02.011，https://doi.org/10.1073/pnas.2120913119，https://doi.org/10.1016/j.str.2022.02.011，https://doi.org/10.1016/j.pep.2023.106267
（供稿：食品學院）