鲨鱼源广谱中和纳米抗体79C11靶向S2结构域保守表位：应对SARS-CoV-2变异株及类SARS病毒的通用策略

本研究针对SARS-CoV-2奥密克戎变异株免疫逃逸难题，从免疫鲨鱼中筛选出靶向刺突蛋白S2结构域HR1区域的纳米抗体79C11。该抗体能中和包括BA.1-JN.1和KP.2在内的所有测试变异株，对SARS-CoV-1和穿山甲冠状病毒同样有效。通过构建多价形式增强中和活性，结构模拟揭示其结合表位在Sarbecovirus中高度保守，为广谱疫苗设计和鼻腔给药预防提供了新策略。

　　

在新冠病毒持续变异的战场上，奥密克戎及其亚型变异株凭借刺突蛋白上的"变形术"——尤其是受体结合域（RBD）的频繁突变，让大多数靶向RBD的抗体药物相继失效。当全球科学家们为变异株的免疫逃逸头疼不已时，广州医科大学附属第一医院呼吸疾病国家重点实验室的研究团队将目光投向了海洋中的古老生物——鲨鱼。这种拥有4亿年进化史的软骨鱼类，其独特的单域抗体（VNAR）成为破解病毒变异难题的新钥匙。

研究人员通过噬菌体展示技术从免疫鲨鱼中筛选出纳米抗体79C11，它能以0.54-0.79 μg/mL的IC₅₀中和所有测试的奥密克戎亚型（BA.1-KP.2），对SARS-CoV-1和穿山甲冠状病毒同样有效。更令人振奋的是，该抗体靶向刺突蛋白S2亚基中916-935位氨基酸组成的HR1区域——这个在Sarbecovirus中如同"化石"般保守的表位，解释了其广谱活性的结构基础。通过构建IgG-Fc融合二聚体、(G4S)₃连接的双价/三价形式，其中和活性提升20-60倍，IC₅₀达到0.011-0.047 μg/mL（0.3-1.05 nM）。

关键技术包括：1）用BA.2/BA.4/BF.7刺突蛋白序贯免疫鲨鱼构建免疫文库；2）假病毒中和实验评估跨物种活性；3）基于split GFP系统的细胞融合抑制实验；4）K18-hACE2转基因小鼠模型验证鼻腔给药保护效果。

结果解析

Construction and screening of an immune shark nanobody phage display library

通过三轮淘选获得结合BF.7和XBB.1.5刺突蛋白的纳米抗体，79C11对XBB.1假病毒的IC₅₀为0.41 μg/mL。

Nanobody 79C11 possesses broad binding and neutralizing activities

ELISA显示79C11对12种变异株刺突蛋白的EC₅₀为0.05-0.57 μg/mL，对SARS-CoV-1和穿山甲冠状病毒的中和活性与SARS-CoV-2相当。

Converting monovalent nanobody into multivalent forms

三价形式使亲和力提升至皮摩尔级（0.8-1.8 nM），细胞融合抑制实验显示多价形式在50 μg剂量即可完全阻断XBB刺突蛋白介导的合胞体形成。

Intranasal instillation of 79C11 protect hACE2 mice

鼻腔预防给药（10 mg/kg）使小鼠肺组织病毒载量降低3-4个对数，病理切片显示炎症浸润显著减轻。

79C11 binds to a highly conserved region in the S2 domain

点杂交证实表位位于HR1区域的Q926-I931，该位点在Sarbecovirus中保守但在MERS-CoV发生突变，解释了物种特异性中和机制。

这项研究突破了传统RBD靶向抗体的局限性，首次报道了靶向HR1的广谱中和纳米抗体。其分子量仅12-13 kD，耐高温和酸碱的特性使其适合鼻腔给药，大肠杆菌表达体系（20 mg/L产量）更降低了生产成本。研究者提出该表位可作为通用疫苗设计靶点，而79C11及其多价形式有望开发为应对当前和未来冠状病毒威胁的"通用型"预防制剂。正如讨论部分强调的，这项发现不仅为COVID-19防治提供了新工具，更开辟了利用鲨鱼纳米抗体对抗其他新发传染病的创新路径。