靶向Omicron亚变体的广谱中和抗体CR9的发现及其抗病毒机制研究

为解决SARS-CoV-2 Omicron亚变体（BA.1-BA.5）的免疫逃逸问题，研究人员通过噬菌体展示技术筛选出全人源中和抗体CR9。该抗体通过结合RBD（受体结合域）保守表位，在体外和hACE2小鼠模型中显著抑制病毒复制，冷冻电镜解析其作用机制为靶向R403/H505等7个关键残基形成的疏水口袋。研究为应对快速变异的奥密克戎提供了新型治疗策略，发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》。

　　

新冠病毒Omicron变异株及其BA.1-BA.5等亚型的快速进化，使得既往疫苗或感染诱导的中和抗体大幅失效。这种"免疫逃逸"现象给全球疫情防控带来严峻挑战，亟需发现能覆盖多种变异株的广谱中和抗体（broadly neutralizing antibodies, bnAbs）。

中国医学科学院北京协和医学院病原生物学研究所（Institute of Laboratory Animal Science, Peking Union Medical College）的研究团队通过创新性方法解决了这一难题。研究人员从康复者外周B细胞构建噬菌体展示文库，筛选出靶向刺突蛋白（Spike）受体结合域（RBD）的全人源单克隆抗体CR9。该研究通过体外中和实验、hACE2转基因小鼠模型和冷冻电镜（cryo-EM）结构解析，系统证实CR9对BA.1-BA.5等Omicron亚变体具有广谱中和能力，相关成果发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》。

研究主要采用四项关键技术：1）基于康复者PBMC（外周血单个核细胞）构建10⁸库容的Fab噬菌体展示文库；2）表面等离子共振（SPR）测定抗体与各变异株RBD的结合亲和力（KD值达10^-14M）；3）建立BA.2.12.1和BA.5活病毒感染的hACE2小鼠模型进行预防/治疗实验；4）3.6?分辨率的冷冻电镜解析CR9-Fab与BA.5 Spike三聚体的复合物结构。

Characterization of the neutralizing mAb CR9 against Omicron

研究发现CR9对Omicron亚变体表现出超强亲和力：BA.1（KD=4.993×10^-14M）、BA.5（5.689×10^-13M）。体外中和实验显示其对BA.1的IC₅₀低至0.038μg/mL，但对最新变异株JN.1无中和活性，这与L455S突变破坏关键疏水口袋有关。

Prophylactic and therapeutic effects of CR9 in mice

在hACE2小鼠模型中，5mg/kg预防给药可使BA.5感染小鼠肺部病毒完全清除（p<0.01）；20mg/kg治疗剂量使BA.2.12.1感染小鼠肺病毒载量降低1.88个对数级。值得注意的是，BA.5感染组小鼠在CR9治疗后第4天体重显著恢复（p<0.01）。

Cryo-EM structure of CR9 bound to BA.5

3.6?冷冻电镜结构显示，CR9通过重链CDRH1-3和轻链CDRL1-3形成结合腔，靶向RBD顶端由R403、N417、Y489、H505等7个残基组成的表位（表面积约1100?²）。关键相互作用包括：14个氢键、1个盐桥以及由Y33/L100（抗体）与T421/Y489（RBD）构成的疏水核心。

该研究揭示了CR9的广谱中和机制：不同于经典I类抗体（如CB6）依赖K417盐桥，CR9通过靶向RBD更保守的Y489/H505区域实现广谱性。但JN.1变异株的L455S突变仍可逃逸，提示需要开发靶向ACE2结合模式模拟抗体的新策略。研究成果不仅为Omicron感染提供了潜在治疗药物，其表位定位策略也为应对未来变异株逃逸提供了重要范式。