靶向SARS冠状病毒刺突蛋白S2亚基的超强效单域抗体：锁定HR2螺旋的膜近端保守表位实现广谱中和

本研究针对当前SARS-CoV-2变异株对现有单克隆抗体产生广泛耐药性的临床困境，比利时VIB研究中心团队通过骆驼源单域抗体（VHH）筛选技术，发现了一类靶向刺突蛋白S2亚基HR2（Heptad Repeat 2） coiled-coil结构的新型中和抗体。研究证实VHH R3DC23通过结合HR2膜近端高度保守的四级表位，锁定其预融合构象从而阻断病毒入侵，在动物模型中展现出对包括XBB、BA.2.86等变异株的广谱中和能力（IC50低至1.1 ng/mL），且逃逸突变体因HR2功能受损导致传染性显著降低。该研究为开发抗sarbecovirus（沙贝病毒）生物制剂提供了全新策略，相关成果发表于《Nature Communications》。

　　

随着SARS-CoV-2持续变异，奥密克戎（Omicron）亚系如BA.4/BA.5、BQ.1.1和XBB等已对绝大多数临床授权抗体产生显著耐药性。这一困境源于病毒刺突蛋白（spike）受体结合域（RBD）的高度变异性，而更保守的S2亚基虽被视为理想靶点，但既往报道的S2靶向抗体普遍存在中和活性不足的问题。在此背景下，比利时VIB-UGent等机构的研究团队另辟蹊径，将目光投向刺突蛋白HR2区域的膜近端结构，通过创新性抗体工程技术开发出具有超强中和活性的单域抗体，为应对当前抗体耐药性挑战提供了突破性解决方案。

研究团队首先利用骆驼免疫和噬菌体展示技术，从接种SARS-CoV-1、MERS-CoV和SARS-CoV-2刺突蛋白的羊驼中构建VHH文库，通过竞争性生物淘选（biopanning）分离出靶向S2亚基的抗体克隆。借助假病毒中和实验筛选获得10个具有交叉中和活性的VHH，其中R3DC23对SARS-CoV-1和SARS-CoV-2变异株假病毒的半数抑制浓度（IC₅₀）达纳克级。关键实验技术包括：氢氘交换质谱（HDX-MS）定位表位、X射线晶体学解析复合物结构、BLI（生物层干涉技术）分析结合动力学，以及K18-hACE2转基因小鼠和叙利亚金黄地鼠模型评估体内保护效果。

Isolation of SARS-CoV-1 and-2 S2 subunit-specific VHHs
通过三轮生物淘选获得VHH家族，序列分析显示其互补决定区（CDR）高度相似。ELISA和流式证实这些VHH能结合SARS-CoV-1/2刺突蛋白但不识别MERS-CoV，且对BA.1、BA.5等变异株保持纳摩尔级中和活性（图1d）。生物层干涉实验揭示R3DC23以3:1化学计量比结合刺突三聚体，提示多价结合模式。

R3DC23-Fc protects K18-hACE2 mice and hamsters against SARS-CoV-2
将人源化VHH与IgG1-Fc（含YTE半衰期延长突变）融合后，中和效力提升10倍。预防性给予150μg huR3DC23-Fc可完全保护K18-hACE2小鼠免受致死剂量病毒攻击，肺病毒载量降低4个数量级（图2e）。治疗性实验显示，感染后4小时注射2 mg/kg抗体即可在仓鼠模型中完全抑制肺部病毒复制。

R3DC23 prevents spike-mediated membrane fusion
机制研究表明，R3DC23既不干扰ACE2结合（图3a），也不诱导S1亚基脱落（图3b），而是通过抑制合胞体形成阻断膜融合。活细胞成像显示，R3DC23处理使表达刺突蛋白的Vero E6细胞合胞体面积减少90%（图3e）。

S2-binding VHHs bind to the membrane proximal region of heptad repeat 2
假病毒逃逸筛选发现，L1197P、Q1201R等突变可使病毒抵抗R3DC23中和（图4c）。这些突变位于HR2膜近端（N1192-L1203），在SARS-CoV-1/2中完全保守但在MERS-CoV中存在差异。晶体结构显示R3DC23的CDR3与两个HR2螺旋形成氢键网络（图6c），而L1197P等突变通过破坏α螺旋间接影响抗体结合。

R3DC23 inhibits fusion by preventing 6HB formation
HDX-MS证实抗体结合表位包含1187-1205位残基（图5b）。功能实验表明，R3DC23不干扰S1脱落或HR1 coiled-coil形成（图8d），但能阻止HR2与HR1结合形成六螺旋束（6HB）（图8f），从而锁定刺突蛋白在预融合状态。

这项研究首次揭示HR2 coiled-coil膜近端区域可作为超强效中和抗体的靶点。与既往报道的HR2抗体相比，R3DC23通过独特的四级表位结合模式实现亚纳摩尔级中和活性，且逃逸突变因破坏HR2功能导致病毒适应性代价。研究者开发的人源化VHH-Fc融合蛋白在动物模型中展现出预防和治疗双重潜力，其保守表位特性为设计抗sarbecovirus（包