工程化病毒受体结合域单次给药实现快速持久抗病毒保护：SARS-CoV-2感染的阻断与免疫激活双重机制

本研究针对现有抗病毒药物需多次给药、依从性差的问题，创新性地设计出多聚化SARS-CoV-2受体结合域(RBD)融合蛋白4RBD-Fc。通过结构优化增强其与ACE2受体亲和力，单次鼻内给药即可同时实现病毒入侵阻断和黏膜免疫激活，在小鼠模型中展现出优于传统疫苗的早期保护和长效免疫效果，为开发"一针长效"抗病毒药物提供了新范式。

　　

在抗击病毒感染的战场上，科学家们长期面临着一个两难困境：抗病毒药物虽能快速起效但保护时间短暂，而疫苗虽能提供持久免疫却需要时间生效。这种"时间差"在HIV暴露后预防(PEP)和新冠社区传播等场景中尤为致命——据统计，28天的HIV-PEP方案因服药繁琐导致依从性不足50%，而传统疫苗难以应对突发的病毒暴露风险。更棘手的是，呼吸道病毒如SARS-CoV-2主要通过黏膜入侵，但现有疫苗主要诱导系统免疫，对黏膜局部的保护力有限。

针对这些关键挑战，由Haiqiao Sun、Bei Tong等学者在《Communications Biology》发表的研究开辟了新路径。研究团队创新性地将病毒受体结合域(RBD)改造为兼具"即时防护"和"长效免疫"的双功能分子。其核心设计在于：通过多聚化增强RBD与ACE2的结合力实现病毒入侵阻断，同时利用Fc片段引导抗原穿越黏膜屏障激活免疫系统。这种"一石二鸟"的策略突破了传统抗病毒药物与疫苗的界限。

研究采用蛋白质工程、分子动力学模拟、冷冻电镜等技术构建了4RBD-Fc融合蛋白，使用K18-hACE2转基因小鼠模型评估抗病毒效果，并通过流式细胞术、ELISA等方法分析免疫应答。临床分离的SARS-CoV-2 Delta株和Omicron BA.2株用于体内外感染实验。

结构设计优化RBD性能

研究首先通过截取更长的RBD片段(319-591)解决天然RBD不稳定的问题，分子动力学模拟显示其RMSD值从5?降至2.5?。设计的4RBD-Fc经冷冻电镜证实呈"串珠状"结构，四价RBD通过柔性连接子环绕Fc二聚体排列。竞争结合实验显示4RBD-Fc对ACE2的亲和力(K_d=0.13nM)显著高于单体RBD，对伪病毒和真病毒的半数抑制浓度(IC₅₀)分别达到0.8μg/ml和0.2μg/ml。

独特的体内分布特征

鼻内给药后，荧光标记显示4RBD-Fc可快速定位于呼吸道并持续7天，主要富集于鼻相关淋巴组织(NALT)和纵隔淋巴结(mdLN)。这种选择性分布使其在避免系统毒性的同时，有效激活黏膜免疫。安全性评估证实，1mg剂量未引起肺部炎症或Th2型过敏反应。

双重保护机制验证

在预防性应用中，单次给药使K18-hACE2小鼠完全抵御致死剂量Delta株攻击，而对照组5天内全部死亡。治疗性应用时，感染后24小时给药仍能挽救66.7%的动物。更值得注意的是，在模拟家庭传播的共居实验中，预防组接触者未检出病毒复制，显示阻断传播链的潜力。

超越疫苗的免疫应答

与传统疫苗相比，无佐剂的4RBD-Fc诱导了更强大的黏膜免疫：支气管肺泡灌洗液(BAL)中IgG滴度高10倍，肺组织记忆B细胞(B_RM)增加5倍。单次给药产生的抗体可持续42天，中和活性无显著下降。机制研究表明，Fc片段和高剂量是激活GC B细胞和Th1反应的关键。

剂量优化与广谱潜力

后续实验发现200μg剂量即可平衡效果与安全性。研究者指出，该设计可拓展至流感、狂犬病等通过明确受体入侵的病毒，通过调整给药途径（如伤口局部注射）实现跨病种应用。

这项研究的意义在于重新定义了抗病毒干预的时空维度：通过分子工程将短暂的受体阻断转化为持久的免疫记忆，使单次给药同时具备"化学药物"的即时性和"疫苗"的持续性。其突破性体现在三方面：技术上，开创了Fc融合多聚化RBD的构建方法；概念上，首次证实病毒RBD可兼具治疗和预防功能；应用上，为呼吸道病毒暴露后预防提供了更优解决方案。这种"双效合一"策略不仅对COVID-19防控具有直接价值，更为应对未来新发传染病提供了可快速适配的技术平台。