基于临床抗体亲和力成熟与双特异性改造开发广谱抗奥密克戎变异株中和抗体

《Virology Journal》：Development of broadly neutralizing antibodies against Omicron variants from existing neutralizing antibodies in clinical trials

本研究针对奥密克戎变异株对现有中和抗体产生免疫逃逸的临床难题，通过酵母展示技术对IBI314抗体组合中的P5-22和P14-44进行定向亲和力成熟，并结合双特异性抗体工程技术，成功开发出对BA.1/BA.2/BA.5乃至BQ.1.1/XBB.1等变异株均具有显著中和活性的广谱抗体，为应对新冠病毒持续变异提供了高效的抗体工程策略。

　　

随着新冠病毒奥密克戎变异株的不断涌现，传统中和抗体疗法面临严峻挑战。2022年底出现的BQ.1.1和XBB.1等变异株更是展现出强大的免疫逃逸能力，使得绝大多数临床抗体药物失效。这种快速的病毒进化迫使科研人员寻求更有效的应对策略，开发能够抵抗多种变异株的广谱中和抗体成为当务之急。

在这项发表于《Virology Journal》的研究中，黄永波团队另辟蹊径，不是从零开始筛选新抗体，而是对已经进入临床试验阶段的成熟抗体进行"升级改造"。研究人员选择IBI314抗体组合中的两个成员——P5-22和P14-44作为起点，前者对野生型病毒具有超强中和活性，后者则以其突变抗性著称。通过结构指导的理性设计，团队针对抗体与病毒受体结合域(RBD)相互作用的关键残基进行定点突变，构建了8个酵母展示文库，采用磁珠分选和流式细胞术逐步富集对BA.2 RBD亲和力提升的变异体。

关键技术方法包括：基于晶体结构的理性设计筛选抗体互补决定区(CDR)关键残基；酵母表面展示技术构建容量达10⁸的突变文库；生物层干涉技术(BLI)和表面等离子共振(SPR)测定亲和力；假病毒和真病毒中和试验评估抗体活性；K18-hACE2转基因小鼠模型验证体内保护效果。

亲和力成熟有效提升抗体结合能力

研究人员首先评估了奥密克戎变异株对现有抗体的影响。数据显示，P5-22对BA.1和BA.2的亲和力分别下降153倍和49倍，而P14-44的下降幅度相对较小（13倍和5.8倍）。通过三轮筛选，团队从文库中获得了多个亲和力显著提升的变异体。其中P522AM05对BA.2 RBD的亲和力(K_D=1.83 nM)比亲本抗体提高35倍，而P1444AM42(K_D=11.7 nM)也提升了6倍，同时保持了对野生型RBD的高亲和力。

双特异性抗体格式增强中和广度

研究团队设计了四种不同的2+2双特异性抗体格式（图2A）。所有双特异性抗体对BA.1假病毒的中和活性均显著优于亲本IBI314 cocktail（IC₅₀=1.75 μg/mL）。其中N-14-44-scFv表现最佳（IC₅₀=0.00202 μg/mL），提升超过800倍（图2B）。这种架构显著增强了抗体的中和能力。

双特异性抗体展现广谱中和特性

针对BA.2假病毒，亲和力成熟的双特异性抗体（IC₅₀=0.00376 μg/mL）比亲本IBI314 cocktail（IC₅₀=1.20 μg/mL）活性提高300倍以上（图3A）。更重要的是，该双特异性抗体对测试的所有变异株均表现出中和活性，包括野生型（IC₅₀=9.84 ng/mL）、BA.1（IC₅₀=1.29 ng/mL）、BA.2（IC₅₀=3.00 ng/mL），甚至对高度逃逸的BQ.1（IC₅₀=6.84 μg/mL）和XBB.1（IC₅₀=5.91 μg/mL）也保持中和能力，而亲本抗体对这些变异株完全无效（图3B，3C）。

体内实验证实双特异性抗体的保护效果

在K18-hACE2转基因小鼠模型中，双特异性抗体在预防性（2 mg/kg）和治疗性（10 mg/kg）给药策略中均表现出卓越的保护效果。预防性给药完全防止了小鼠体重下降（图4A），治疗性给药也显著减轻了疾病症状（图4B）。感染后第2天，双特异性抗体处理组小鼠肺组织病毒滴度显著低于对照组（图4C）。组织病理学分析显示，双特异性抗体有效保护了肺组织结构，减轻了炎症反应（图4D）。

研究结论与意义

本研究成功演示了通过亲和力成熟和双特异性抗体工程技术，将面临临床失效风险的抗体改造为广谱中和抗体的可行性。这种策略不仅恢复了抗体对奥密克戎变异株的中和活性，还显著扩展了其作用广度。与从头开发新抗体相比，该方法可以大幅缩短研发周期，并充分利用已有抗体的安全性和生产工艺数据。

该研究为应对快速变异的病毒威胁提供了切实可行的技术路径。特别是在当前奥密克戎变异株不断涌现的背景下，这种"老药新用"的策略具有重要的临床转化价值。研究结果表明，合理设计的多特异性抗体可能成为未来抗病毒治疗的重要方向，为开发下一代广谱抗冠状病毒药物奠定了基础。