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战疫时刻|产品升级!新冠病毒S纳米w88优德体育手机app登录:抗体助力科研

浏览次数:316      日期:2020-05-29 14:38:51

 

 


​新型冠状病毒SARS-CoV-2疫情的爆发引起全球范围内广泛关注。截至2020年5月29日,新型冠状病毒已经感染超过590万人,并夺走了超过36万人的生命。


 

面对持续爆发的疫情,科学界亟需开发安全有效的抗病毒w88优德体育手机app登录:抗体,为抗击新冠病毒提供新型药物和治疗方案。

 

单克隆w88优德体育手机app登录:抗体(mAb,简称单抗)是医药行业中规模最大、增长最快的领域。在之前的SARS和MERS疫情期间,一些中和单克隆w88优德体育手机app登录:抗体被开发出来,并证实了它们在治疗冠状病毒感染方面的潜力。然而它们的临床使用还是受阻于真核系统的费时费力和昂贵的w88优德体育手机app登录:抗体生产过程以及其分子量大难以运送到特定组织发挥作用的难点。


而针对mAb的一个有吸引力的替代方案是利用骆驼免疫球【优德线上娱乐场】蛋白制成的单域w88优德体育手机app登录:抗体(Single-domain antibody),也称为VHH纳米w88优德体育手机app登录:抗体,它们是分子量为12-15 kDa的最小天然抗原结合【优德线上娱乐场】蛋白结构域。与传统的mAb(分子量为150 kDa)相比,它们的小尺寸提供了一些优势,包括生产成本相对较低,以及在原核生物表达系统中易于在公斤级规模下快速生产。更重要的是,由于纳米w88优德体育手机app登录:抗体的尺寸小、生物物理学特性好,可以通过吸入给药的方式给药,这使得它们特别适用于治疗呼吸系统疾病。

 

 

w88优德体育手机app登录:抗体

 

w88优德体育手机app登录:抗体,是成熟的B淋巴细胞分泌的一种【优德线上娱乐场】蛋白分子,也就是人们常说的免疫球【优德线上娱乐场】蛋白,呈现“Y”型。人体中共有五种w88优德体育手机app登录:抗体,分别是IgG、IgA、IgE、IgD和IgM

 

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以我们血液中最多的w88优德体育手机app登录:抗体IgG为例,IgG有四条链,两条轻链,两条重链,它们通过二硫键结合在一起。轻链有轻链恒定区(CL)和轻链可变区(VL)。相应地,重链也有重链恒定区(CH)和重链可变区(VH)。与轻链不同的是,重链因为“更长”所以也更“重”,分子量更大。一条重链有三个恒定区,分别是CH1~CH3。

 

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分子量小的w88优德体育手机app登录:抗体可以更方便地运送到病灶,但人血液里w88优德体育手机app登录:抗体IgG比较大,运送比较困难。那么有没有更小的w88优德体育手机app登录:抗体呢?



纳米w88优德体育手机app登录:抗体


纳米w88优德体育手机app登录:抗体(Nanobodies, Nbs)是由比利时科学家Hamers-Casterman及其团队于1993年在自然杂志中首次报道发现,在骆驼科动物(骆驼,大羊驼,羊驼及其近亲物种)血液中发现一部分w88优德体育手机app登录:抗体是缺失轻链的“重链w88优德体育手机app登录:抗体”该w88优德体育手机app登录:抗体只包含一个重链可变区(VHH)和两条重链CH2与CH3区(如图)种缺失轻链的重链w88优德体育手机app登录:抗体也能和正常的IgG等w88优德体育手机app登录:抗体一样,去结合抗原。

 

而单独把这个单一重链可变区(VHH)拿出来其本身也非常稳定,而且能和抗原结合。这就是目前最小的能够结合目的抗原的单位,被称为单域w88优德体育手机app登录:抗体(Single-domain antibodies),VHH晶体为2.5nm,长4nm,分子量只有15 kDa因此被称作纳米w88优德体育手机app登录:抗体

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纳米w88优德体育手机app登录:抗体优势

 

与传统w88优德体育手机app登录:抗体相比,纳米w88优德体育手机app登录:抗体具有相对分子质量小、人源化简单、亲和力高、稳定性高、可微生物表达、免疫原性低、可溶性好、渗透力强、可识别隐藏表位等优势。结合了单克隆w88优德体育手机app登录:抗体的理想特性和[w88983优德官网]小分子药物的一些有益特性。


a.相对分子质量小:

传统IgGw88优德体育手机app登录:抗体的大小为150 kDa,纳米w88优德体育手机app登录:抗体为12-15 kDa,是传统w88优德体育手机app登录:抗体的十分之一。


b.人源化简单:

VH和VHH的序列同源性较高,可以看出骆驼体内w88优德体育手机app登录:抗体人源化的FR2区的四个氨基酸突变,对VHH区进行适当的改造即可得到人源化的纳米w88优德体育手机app登录:抗体。


c.亲和力高:

由重链w88优德体育手机app登录:抗体VH和单域w88优德体育手机app登录:抗体VHH的结构可知,VHH的高变区CDR3更长一些,这在与抗原发生特异性结合时更容易且紧密和稳定。


d.稳定性高:

Nbs内部有二硫键的存在,具有最佳的生物物理和生化特性,包括溶解度、耐热性和【优德线上娱乐场】蛋白水解抗性。


e.可微生物表达:

Nbs是解决单抗生产成本问题的一个很好的选择。由于完全恢复了免疫特异性,Nbs可以在微生物系统(如细菌、酵母菌、真菌)中很容易表达,并且可以从展示文库中快速选择。


f.免疫原性低:

VHH和VH-VL在结构上相似,但是纳米w88优德体育手机app登录:抗体分子量小,其表面的结合部位抗原决定簇少,所以相对于分子量大的w88优德体育手机app登录:抗体来说,纳米w88优德体育手机app登录:抗体的免疫原性相对较低。


g.可溶性好、渗透力强:

深层快速的组织渗透,快速的血液清除。因为纳米w88优德体育手机app登录:抗体(VHH)的框架(FR)区和互补决定(CDR)区域的表征显示FR2区域的疏水性残基突变为亲水性残基(亲水氨基酸:Phe42, Glu49, Arg50, Gly52),传统人类VH (疏水氨基酸:Val42, Gly49,Leu50 Trp52),所以纳米w88优德体育手机app登录:抗体拥有更好的可溶性。此外,纳米抗体(VHH)具有极强的组织渗透力,能够进入致密的组织(如实体瘤)发挥其作用,甚至还可以有效地穿透血脑屏障。

 

f.识别隐藏的表位

传统Abs的结晶学研究表明,在大多数情况下,抗原结合面是平的或凹的。相反,Nbs常与裂隙和空腔结合。Nbs的这一特性及其较小的尺寸促进了与传统VH-VL对所不能达到的新表位的相互作用,这也解释了Nbs结合中和传统w88优德体育手机app登录:抗体难以命中的靶点的能力。


相关研究进展

 

 

2020年5月5日,生命科学领域国际著名杂志Cell在线刊发了美国得克萨斯大学奥斯汀分校Jason S. McLellan、比利时根特大学Xavier Saelens、Bert Schepens等研究人员的研究成果“Structural Basis for Potent Neutralization of Betacoronaviruses by Single-Domain Camelid Antibodies”该研究发现羊驼体内的w88优德体育手机app登录:抗体有消灭新冠病毒的潜力。注射相应抗原后,羊驼体内产生了两种分别用来对抗MERS和SARS的有效w88优德体育手机app登录:抗体,其中针对SARS的w88优德体育手机app登录:抗体偶联成为双价w88优德体育手机app登录:抗体后具有中和新冠病毒的潜力。不过,目前只是假病毒实验的结果,尚不清楚这种偶联后的w88优德体育手机app登录:抗体是不是在动物中也有保护作用,这都需要后续实验来证实