近期在布魯克細(xì)胞分析的網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)上，范德堡大學(xué)疫苗中心（Vanderbilt Vaccine Center, VVC）副主任Robert Carnahan博士和研究助理教授Lauren Williamson博士分享了利用Beacon®快速分離和表征人單克隆中和抗體的經(jīng)驗(yàn)，以SARS-CoV-2等為例介紹了靶向不同病毒株的科學(xué)挑戰(zhàn)以及廣譜抗體（如阿斯利康的Evusheld）在處理病毒變異中的作用，以及他們?cè)诖罅餍胁》雷o(hù)平臺(tái)(Pandemic Prevention Platform, P3）建設(shè)方面取得的成就，以開發(fā)針對(duì)當(dāng)前和未來病毒威脅的高效單克隆抗體。

阻止下一場大流行病

須從現(xiàn)在開始

Robert Carnahan博士表示，針對(duì)不斷出現(xiàn)和快速進(jìn)化的各種病原體，一方面是疫情當(dāng)下能夠超快速響應(yīng)，另一方面阻止下一場大流行病須在它爆發(fā)之前做好準(zhǔn)備。因此，快速開發(fā)單克隆抗體的平臺(tái)。

范德堡疫苗中心（VVC）從2017年開始由美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)支持建設(shè)大流行病防護(hù)平臺(tái)（P3），開發(fā)從康復(fù)患者的PBMCs中篩選具有中和作用的單克隆抗體的技術(shù)路線，包括流式細(xì)胞單細(xì)胞分選路線，單細(xì)胞測序路線。到2019年分離了針對(duì)流感、埃博拉等多種病毒的中和抗體，經(jīng)過持續(xù)的技術(shù)革新改進(jìn)，將從人PBMCs分離抗體到小鼠及猴子體內(nèi)功能驗(yàn)證的整個(gè)過程從6到18個(gè)月縮短至78-90天。

SARS-CoV-2疫情發(fā)生后，快速引入了Beacon®單細(xì)胞光導(dǎo)平臺(tái)，僅用56天即完成了從單B細(xì)胞篩選抗體先導(dǎo)分子到大小動(dòng)物體內(nèi)效果驗(yàn)證。

圖1. VVC 人單B細(xì)胞抗體發(fā)現(xiàn)的三大技術(shù)路線

Beacon®單B細(xì)胞抗體篩選

相比其它單B細(xì)胞篩選路線，在Beacon®的Optoselect®芯片上不僅可以檢測結(jié)合特異性和結(jié)合表位，還可以直接開展功能分析，通過多輪分析篩選出能夠結(jié)合SARS-CoV-2 刺突蛋白并阻斷其與人類ACE2受體相互作用的先導(dǎo)抗體分子。VVC選擇其中兩個(gè)分子（COV2-2130和COV2-2196）授權(quán)給阿斯利康進(jìn)行開發(fā)，優(yōu)化改造為AZD7442長效抗體組合藥物（即Evusheld）。

圖2. 在Beacon®上篩選具有hACE2中和作用的單抗

圖像結(jié)果展示了篩選到的兩個(gè)具有代表性功能的抗體：上排圖像對(duì)應(yīng)的抗體具有RBD結(jié)合活性但不具有hACE2阻斷活性；下排圖像對(duì)應(yīng)的抗體同時(shí)具有RBD結(jié)合活性和hACE2阻斷活性。

病毒的不斷變異，為治療性抗體和疫苗的開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)。抗病毒目標(biāo)藥物期望的單抗特征，應(yīng)具備中和能力，另外延長半衰期對(duì)預(yù)防至關(guān)重要，針對(duì)RNA病毒可采用抗體組合藥物發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。利用Beacon®單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)，可以篩選針對(duì)不同毒株的廣譜中和抗體。

圖3. 在Beacon®上篩選具有廣譜中和作用的單抗

VVC目前已經(jīng)利用Beacon®平臺(tái)進(jìn)行多項(xiàng)病毒中和抗體的開發(fā)，包括influenza，Pox，Marburg等。樣品采集后僅數(shù)天時(shí)間內(nèi)就可以從記憶B細(xì)胞分離獲得大量具有中和能力的人單克隆抗體，并有助于研究病毒結(jié)合域的關(guān)鍵位點(diǎn)，這將為疫苗的設(shè)計(jì)與治療性抗體研發(fā)提供幫助。