生物分子互作分析系统在新冠突变株Omicron抗体研发中的应用
概述
随着新冠突变株Omicron袭来，很多上市中和抗体的中和性能大大降低了，比如再生元制药公司用两种抗体药物组合而成的“鸡尾酒疗法”REGEN-COV，礼来公司研发的单抗药物Bamlanivimab等，但是多个实验室的结果都证明Sotrovimab，一款早期的由GSK与Vir Biotechnology合作开发的中和抗体，对Omicron仍然有效！Sotrovimab目前已在包括美国和欧洲等多个国家及地区获得批准！
北京大学生物医学前沿创新中心于去年12月底火速在《Nature》发表研究结果[1]，发现Sotrovimab（VIR-7831）是上市抗体药物中为数不多的仍然保持Omicron中和活性的，而且可以结合所有目前已知新冠突变体。
Sotrovimab（VIR-7831）在目前上市抗体中，具有对Omicron最强的活性
用基于BLI（biolayer interferometry技术）的Octet® R8分子互作分析仪检测发现Sotrovimab与包括Omicron等新冠病毒主要突变体的S蛋白的亲和力都很高（用ProteinA传感器固化Sotrovimab检测不同突变体S蛋白）
与大多数上市的中和抗体药物不同的是，Sotrovimab并非来自新冠病人，而是来自于19年前的SARS病人！华盛顿大学的研究人员对一例2003年感染SARS-CoV-1的康复者的记忆B细胞进行鉴定，发现了几株可以同时识别新冠病毒（SARS-CoV-2）和SARS-CoV-1的抗体，其中一株为S309，就是Sotrovimab的前身，不仅具有最佳的病毒中和活性（IC50可以达到0.79 ng/mL！），而且根据Octet®检测结果，发现它对各种形式的S蛋白都有很高的亲和力。这个研究发表在2020年5月的《Nature》上[2]。
Octet® Red 96检测发现S309与两种新冠病毒的S蛋白的亲和力都很高。用ProteinA传感器固化S309与S蛋白互作。
这个抗体之所以可以同时识别两种新冠病毒，因为它与刺突蛋白的抗体结合域（RBD）上一个高度保守的表位结合。华盛顿大学David Veesler团队研究了中和抗体抗原结合段（Fab）与新冠病毒S蛋白三聚体结合的位点，最终在S蛋白的RBD上确定了6个抗体结合位点（Ia，Ib，IIa，IIb，IIc和IV），其中S309识别IV位点[3]。
IV这个位点最为特殊，它不仅远离RBD的核心RBM，而且有研究表明，结合到这个位点上的抗体不会与ACE2存在竞争关系。无论RBD是打开还是关闭，抗体都可以结合到这个位点。
后来发现，结合IV位点的抗体可抑制病毒与细胞发生膜融合所必须的S蛋白重排，从而抑制病毒膜融合的发生，阻止病毒入侵细胞[4]。
IV位点不仅在新冠病毒突变株中保守，而且在其它冠状病毒家族中也高度保守。S309可能覆盖所有相关冠状病毒家族，这意味着即使新冠病毒继续突变，也很难克服S309的中和活性。
基于Sotrovimab（VIR-7831）优秀的中期分析结果，2021年3月独立数据监督委员会（IDMC）建议提前结束Sotrovimab用于治疗高风险COVID-19患者的III期临床试验。此项分析中，总计583名患者接受了Sotrovimab单药疗法或安慰剂的治疗。结果表明，在接受治疗后的29天里，Sotrovimab组患者的住院或死亡风险与对照组相比，降低85%（p=0.002）[5]。
Octet®在Sotrovimab早期研发和鉴定中的亲和力测定、表位分组、作用机理上都发挥了作用，特别是华盛顿大学David Veesler团队的研究中，Octet® Red贡献了大量丰富、可靠的BLI数据。而且，欧盟医药管理局（EMA）公布得的Sotrovimab X申报资料（assessment report）中也提到了Biolayer Interferometry (BLI)技术在检测ACE2受体阻断活性的应用[6]。
当然，Octet®不仅在早期发现中表现突出，而且在生物药研发的每个重要阶段都有应用，全面加速生物药开发流程。
Octet®实现了用更低的运营成本获取更丰富的数据和更广泛的应用，同时缩短研发周期，特别在需要应急开发的新冠病毒中和抗体和疫苗的研发方面，是生物制药企业必备的设备之一。S309的成功上市将Octet®这个优点体现得淋漓尽致。
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-参考文献-
1. Omicron escapes the majority of existing SARS-CoV-2 neutralizing antibodies.Nature(2021)
2. Cross-neutralization of SARS-CoV-2 by a human monoclonal SARS-CoV antibody.Nature(2020)
3. Mapping Neutralizing and Immunodominant Sites on the SARS-CoV-2 Spike Receptor-Binding Domain by Structure-Guided High Resolution Serology.Cell(2020)
4. Lectins enhance SARS-CoV-2 infection and influence neutralizing antibodies.Nature(2021)
5. Vir Biotechnology and GSK announce VIR-7831 reduces hospitalisation and risk of death in early treatment of adults with COVID-19. Retrieved March 11, 2021, from https://www.gsk.com/en-gb/media/press-releases/vir-biotechnology-and-gsk-announce-vir-7831-reduces-hospitalisation-and-risk-of-death-in-early-treatment-of-adults-with-covid-19/；
6. Xevudy，EMA assessment report.Procedure No. EMEA/H/C/005676/0000
随着新冠突变株Omicron袭来，很多上市中和抗体的中和性能大大降低了，比如再生元制药公司用两种抗体药物组合而成的“鸡尾酒疗法”REGEN-COV，礼来公司研发的单抗药物Bamlanivimab等，但是多个实验室的结果都证明Sotrovimab，一款早期的由GSK与Vir Biotechnology合作开发的中和抗体，对Omicron仍然有效！Sotrovimab目前已在包括美国和欧洲等多个国家及地区获得批准！
Sotrovimab阻止了Omicron的免疫逃逸
北京大学生物医学前沿创新中心于去年12月底火速在《Nature》发表研究结果[1]，发现Sotrovimab（VIR-7831）是上市抗体药物中为数不多的仍然保持Omicron中和活性的，而且可以结合所有目前已知新冠突变体。
Sotrovimab（VIR-7831）在目前上市抗体中，具有对Omicron最强的活性
用基于BLI（biolayer interferometry技术）的Octet® R8分子互作分析仪检测发现Sotrovimab与包括Omicron等新冠病毒主要突变体的S蛋白的亲和力都很高（用ProteinA传感器固化Sotrovimab检测不同突变体S蛋白）
Sotrovimab中和抗体的发现
与大多数上市的中和抗体药物不同的是，Sotrovimab并非来自新冠病人，而是来自于19年前的SARS病人！华盛顿大学的研究人员对一例2003年感染SARS-CoV-1的康复者的记忆B细胞进行鉴定，发现了几株可以同时识别新冠病毒（SARS-CoV-2）和SARS-CoV-1的抗体，其中一株为S309，就是Sotrovimab的前身，不仅具有最佳的病毒中和活性（IC50可以达到0.79 ng/mL！），而且根据Octet®检测结果，发现它对各种形式的S蛋白都有很高的亲和力。这个研究发表在2020年5月的《Nature》上[2]。
Octet® Red 96检测发现S309与两种新冠病毒的S蛋白的亲和力都很高。用ProteinA传感器固化S309与S蛋白互作。
Sotrovimab的结合位点
这个抗体之所以可以同时识别两种新冠病毒，因为它与刺突蛋白的抗体结合域（RBD）上一个高度保守的表位结合。华盛顿大学David Veesler团队研究了中和抗体抗原结合段（Fab）与新冠病毒S蛋白三聚体结合的位点，最终在S蛋白的RBD上确定了6个抗体结合位点（Ia，Ib，IIa，IIb，IIc和IV），其中S309识别IV位点[3]。
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| 左：RBD蛋白上的表位划分 右：用Octet®对抗体进行表位分组，传感器上固化抗原，依次检测两个抗体并对抗体表位进行分组 |
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| Octet® Red 96数据将ACE2固化在HIS1K传感器上，然后与S蛋白或者S蛋白与S309混合物结合，发现S309无法阻断ACE2和S蛋白的结合 |
IV位点不仅在新冠病毒突变株中保守，而且在其它冠状病毒家族中也高度保守。S309可能覆盖所有相关冠状病毒家族，这意味着即使新冠病毒继续突变，也很难克服S309的中和活性。
Sotrovimab临床实验中疗效显著
基于Sotrovimab（VIR-7831）优秀的中期分析结果，2021年3月独立数据监督委员会（IDMC）建议提前结束Sotrovimab用于治疗高风险COVID-19患者的III期临床试验。此项分析中，总计583名患者接受了Sotrovimab单药疗法或安慰剂的治疗。结果表明，在接受治疗后的29天里，Sotrovimab组患者的住院或死亡风险与对照组相比，降低85%（p=0.002）[5]。
Sotrovimab的上市Octet®功不可没
Octet®在Sotrovimab早期研发和鉴定中的亲和力测定、表位分组、作用机理上都发挥了作用，特别是华盛顿大学David Veesler团队的研究中，Octet® Red贡献了大量丰富、可靠的BLI数据。而且，欧盟医药管理局（EMA）公布得的Sotrovimab X申报资料（assessment report）中也提到了Biolayer Interferometry (BLI)技术在检测ACE2受体阻断活性的应用[6]。
当然，Octet®不仅在早期发现中表现突出，而且在生物药研发的每个重要阶段都有应用，全面加速生物药开发流程。
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| Octet®的应用贯穿于抗体研发和生产的各个环节中，无论是研发前期抗体库构建后的大规模筛选、亲和力的成熟，研发后期的免疫原性测定、细胞株的筛选，还是生产阶段的残留物监控和抗体活性检测 |
Octet®实现了用更低的运营成本获取更丰富的数据和更广泛的应用，同时缩短研发周期，特别在需要应急开发的新冠病毒中和抗体和疫苗的研发方面，是生物制药企业必备的设备之一。S309的成功上市将Octet®这个优点体现得淋漓尽致。
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《生物层干涉技术应用文集——病毒学基础研究及药物研发》
本文集通过对 Octet® 在病毒研究中分子结合动力学相关应用的梳理和分析，希望能够给广大科研工作者在病毒致病机理、病毒药物发现、病毒诊断检测、病毒疫苗研究等不同领域带来启示和帮助，促进我国病毒学、微生物学、免疫学等相关领域的发展。扫二维码 下载全文
-参考文献-
1. Omicron escapes the majority of existing SARS-CoV-2 neutralizing antibodies.Nature(2021)
2. Cross-neutralization of SARS-CoV-2 by a human monoclonal SARS-CoV antibody.Nature(2020)
3. Mapping Neutralizing and Immunodominant Sites on the SARS-CoV-2 Spike Receptor-Binding Domain by Structure-Guided High Resolution Serology.Cell(2020)
4. Lectins enhance SARS-CoV-2 infection and influence neutralizing antibodies.Nature(2021)
5. Vir Biotechnology and GSK announce VIR-7831 reduces hospitalisation and risk of death in early treatment of adults with COVID-19. Retrieved March 11, 2021, from https://www.gsk.com/en-gb/media/press-releases/vir-biotechnology-and-gsk-announce-vir-7831-reduces-hospitalisation-and-risk-of-death-in-early-treatment-of-adults-with-covid-19/；
6. Xevudy，EMA assessment report.Procedure No. EMEA/H/C/005676/0000
