新冠病毒全球蔓延，对人类健康和社会经济造成了严重威胁。目前，已有多种新冠肺炎疫苗用于人群预防性接种，有效控制了中重型发病率。然而，多种新冠病毒突变株的出现增强了病毒传染能力并导致新冠肺炎患者恢复期血浆、已研发的中和抗体甚至一些疫苗产生的保护性抗体产生耐性，发生突破性感染。因此，针对新冠病毒多种突变株研发新型的广谱性抗体药物是十分必要的。

近日，由重庆医科大学校长黄爱龙教授牵头指导的新冠病毒应急攻关项目子课题“新冠病毒中和抗体药物研发”在负责人金艾顺教授带领下，研究团队分别与复旦大学医学分子病毒学重点实验室/BSL-3实验室、上海科技大学杨海涛研究组和武汉病毒研究所张波研究组多学科合作下，最新研究成果在Nature communications杂志在线发表了题为“Potent SARS-CoV-2 neutralizing antibodies with protective efficacy against newly emerged mutational variants”的研究论文。该研究发现了靶向新冠病毒野生型的超强有效中和抗体，对α突变株和β突变株等目前流行的多种新冠病毒突变株依然表现出强劲的中和能力。文章详细阐述了这些超强中和抗体的抗病毒活力，并通过冷冻电镜技术解析了超强中和抗体潜在的抵抗突变株逃逸的中和作用机制。  

      经过重医黄爱龙/金艾顺研究团队成员共同努力，共获得超过209株的RBD特异性抗体，鉴定出超过100余株的假病毒中和性抗体。在获得如此庞大的中和性抗体库后，重医团队与复旦大学医学分子病毒学重点实验室/BSL-3实验室的新冠攻关团队合作，开展野生株活病毒中和活力验证，优选了10株中和能力强效的抗体。这些抗体表现出与获得FDA紧急使用授权（EUA）的中和性抗体相当的中和能力，展示了其较高的临床应用潜能。研究进一步发现，其中中和活力最强的3个抗体（58G6、13G9和510A5）对目前常见的多种假病毒突变株，包括B.1.1.7（α）株和B.1.351（β）株表现出极强的中和能力。其中， B.1.351（β）毒株的流行对目前多种已经进入临床实验，甚至是FDA EUA认证的中和抗体产生抵抗。而该团队发现的这些超强中和抗体对B.1.351（β）株仍然保持有效中和作用，提示这些抗体对该突变株中主要的免疫突变位点E484K的耐受。通过进一步与武汉病毒研究所合作，该团队验证发现58G6和510A5抗体无论是靶向野生毒株还是B.1.351突变毒株，体外保持有超级强效的中和能力，体内发挥强大的阻断性保护作用（图1），展现出巨大的临床应用潜在价值。

图1.中和性抗体体内体外阻断野生型和突变型新冠病毒的中和能力验证。

为了阐明这些抗体对突变株的耐性机制，团队与上海科技大学杨海涛团队合作，利用冷冻电镜解析了中和性抗体与新冠病毒S蛋白的复合体结构。解析发现其中2株抗体（58G6和13G9）的每一个Fab均能与S蛋白三聚体上的每一个“up”状态的RBD结合，推测抗体可能通过完全阻断RBD与ACE2的靠近，从而发挥强大的抗病毒作用。更详细的蛋白互作解析证明，58G6结合于RBD的S445-463和S470-495空间结构区域，13G9仅结合S470-495空间结构区域。更有趣的是，虽然这两个抗体可变区第94位氨基酸与RBD E484位点结合，但是与E484氨基酸的主链形成氢键。这也意味，在多种突变株中RBD上出现E484K或E484Q等突变，即便这些氨基酸侧链上发生突变，对我们发现的中和抗体的功能影响也很小（图2）。另外，目前流行的德尔塔株突变点L452R和T478K并没有对我们发现的3株超级抗体活力产生影响（结果尚未公开）。这些结构分析结果阐释了我们的中和抗体对突变毒株耐性的潜在机制，也为后期抗体药物应用和突变毒株抵抗中和抗体机制提供理论依据。

图2.中和性抗体与新冠病毒S蛋白的互作解析。

综上，重医黄爱龙/金艾顺团队与合作团队发现了对新冠病毒多种突变株具有广谱中和活力的超强抗体，在体内体外实验中证明了其具有强效保护作用，另外还成功解析了中和抗体耐受突变株的潜在作用机制。这些中和抗体对目前流行的新冠病毒突变株的防治具有转化应用的潜在价值。

该研究团队发现的中和抗体得到中国食品药品检定研究院王佑春团队协助鉴定。同时，获得美国La Jolla Institute for Immunology和Coronavirus Immunotherapeutics Consortium （Supported by the COVID-19 Therapeutics Accelerator, a Bill and Melinda Gates Foundation, Wellcome and MasterCard initiative）协助评价。

2020年初新冠疫情爆发流行以后，重庆医科大学校长黄爱龙教授牵头启动了新冠病毒应急攻关项目新冠病毒中和抗体药物研发课题，由黄爱龙教授和金艾顺教授带领团队迅速搭建了抗体筛选技术平台。首先，自新冠肺炎康复者外周血获得RBD特异性记忆B细胞，通过本团队特有的高效的单细胞PCR扩增技术获得抗体cDNA基因表达盒；然后，利用该表达盒直接转染哺乳细胞，获得含有抗体蛋白的细胞上清进行高通量的RBD特异性筛选；再将特异性阳性的上清液进行假病毒中和试验初筛。研究团队对每个流程中各环节在筛选目标基因以及时间和人力消耗等方面进行高效的优化，最后建立了仅6天就能筛选到新冠病毒中和抗体的技术平台，相关研究成果发表在Frontiers in immunology【1】。这一平台的建立提高了筛选有效的中和抗体候选药物的工作效率，同时也极大的缩短了筛选时间，为今后抗体药物和试剂研发提供了高效技术平台。

据悉，重庆医科大学博士后李婷婷、助理研究员韩晓建、博士后王应明、复旦大学博士后谷陈建、南京大学与上海科技大学共同培养博士生郭航天以及武汉病毒研究所张化俊研究员为该论文的共同第一作者，重庆医科大学黄爱龙教授、金艾顺教授、复旦大学谢幼华教授、上海科技大学杨海涛研究员和武汉病毒研究所张波研究员为该论文的共同通讯作者。

  1    Han, X. et al. A Rapid and Efficient Screening System for Neutralizing Antibodies and Its Application for SARS-CoV-2. Frontiers in Immunology 12, doi:10.3389/fimmu.2021.653189 (2021).