新型冠状病毒的全球大流行，对世界医疗卫生体系提出重大挑战，目前还没有治疗新冠的特效药被批准上市。纳米抗体（Nb）可以很容易地雾化并通过吸入器直接输送到肺部，是用于开发抗呼吸道病原体（包括SARS-CoV-2）的潜力药物。上海诺华生物制药研发团队与中科院武汉病毒研究所团队强强联合在Wiley发行的MedComm上发表论文，研发了一种高效中和纳米抗体药物Nb11-59，该抗体是从SARS-CoV-2-S-RBD（新型冠状病毒spike蛋白受体结合域）蛋白骆驼免疫文库中筛选和验证得到的，因其可高效中和新冠病毒，雾化也不影响其稳定性，Nb11-59可能是一种可通过吸入给药的，预防和治疗COVID-19的潜力药物，具有重要的临床开发价值[1]。本文通讯作者为上海诺华生物制药的万亚坤博士以及中科院武汉病毒研究所宫睿教授。
中和抗体是预防和治疗新冠病毒感染的有效手段。相比于疫苗，中和抗体在已感染病人的应急治疗中具有明确、立竿见影的治疗效果。现有在研的中和抗体绝大部分为静脉注射，如果能采用吸入式方式给药，药物可直达肺部，起效快，在COVID-19的防治中将发挥显著作用。Nb就是这样一种很有希望的形式。Nb是羊驼外周血液中存在的一种天然缺失轻链的抗体，该抗体只包含一个重链可变区（VHH）[2]。基于羊驼VHH单域抗体的特殊结构，Nb具有传统抗体相似的亲和力和特异性，同时Nbs的尺寸更小，稳定性更高[3]。
作者首先从SARS-CoV-2-S-RBD蛋白骆驼免疫文库中初筛出381个Nb，并根据Nb与SARS-CoV-2-RBD的亲和力以及阻断力，筛选出7个候选Nb，紧接着进行进一步的亲和力研究，发现这7个Nb均可结合SARS-CoV-2的RBD及多种RBD突变体，除Nb11-75外，其余Nb还能够阻断SARS-CoV-2-RBD及不同突变体与ACE2的结合，此外Nb11-59还能识别SARS-CoV1-RBD及bat-SL-CoV-WIV1-RBD并能够阻断这两种RBD与ACE2的结合（图1）。
图1 The affinity and blocking capacity of seven Nbs toward SARS-CoV-2-RBD different mutants and other coronavirus species
随后作者通过噬斑实验检测7种Nb的真病毒中和活性，发现Nb16-68和Nb11-59在浓度为5 μg/ml时具有近100%的真病毒中和活性，进一步实验发现Nb11-59比Nb16-68的真病毒中和活性更高（IC50：0.55 μg/ml vs 2.2 μg/ml)（图2）。
图2 Evaluation of neutralizing potential of seven Nbs using plaque reduction neutralization test
最后，作者进一步研究了Nb11-59大规模低成本生产平台。作者采用毕赤酵母CMC工艺对Nb11-59进行人源化（HuNb11-59）小试生产，发现213小时后Nb11-59的表达产量已达20 g/L（图3A），达到行业国际最高水准。对发酵的HuNb11-59进行纯化，并测试其与病毒的亲和力以及其稳定性，发现HuNb11-59与Nb11-59具有相似的亲和力，且稳定性极佳（图3），特别是雾化前后纳米抗体仍然保持着优秀的稳定性。
图3 The large-scale production and preliminary druggability analysis
综上所述，Nb11-59能高效的中和SARS-CoV-2；利用酵母表达系统进行发酵，Nb11-59的表达量可达到20g/L，提示Nb11-59可以作为一种快速、广泛的预防和治疗分子进行生产。其次，Nb11-59作为一种单域抗体，体积小，可通过吸入方式传递到感染部位，且雾化后不影响其稳定性，为吸入式药物的开发提供了良好的基础。Nb11-59是一种非常有潜力的抗COVID-19的治疗分子，值得进一步研究以促进临床快速发展。
参考文献
[1] Gai J, Ma L, Li G, et al. A potent neutralizing nanobody against SARS-CoV-2
with inhaled delivery potential. MedComm. 2021;1-13. https://doi.org/10.1002/mco2.60
[2] Van Audenhove I, Gettemans J. Nanobodies as versatile tools to understand, diagnose, visualize and treat cancer. EBioMedicine. 2016;8:40-48.
[3] Wang Y, Fan Z, Shao L, et al. Nanobody-derived nanobiotechnology tool kits for diverse biomedical and biotechnology applications. Int J Nanomedicine. 2016;11:3287-3303.
引用论文
Gai J, Ma L, Li G, et al. A potent neutralizing nanobody against SARS-CoV-2 with inhaled delivery potential. MedComm. 2021;1-13. https://doi.org/10.1002/mco2.60
＊中文翻译仅供参考，所有内容以英文原文为准。
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通讯作者简介
万亚坤
博士，曾先后在美国德克萨斯大学奥斯丁分校、美国贝勒医学院和美国系统生物学研究所从事博士后研究，并在美国系统生物学研究所担任过研究员。在抗体药物包括纳米抗体和酵母表达领域已有15年的研究和产业化经验。自主创建了基于纳米抗体的五大核心技术平台：纳米抗体快速筛选平台、毕赤酵母CMC工艺开发平台、吸入式大分子药物研发平台、纳米抗体长效平台和纳米抗体双抗平台。

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