针对SARS-CoV-2的治疗性多抗体组合的广泛表位覆盖增强体内保护和中和效力,以对抗免疫逃逸病毒

Broad Epitope Coverage of Therapeutic Multi-Antibody Combinations Targeting SARS-CoV-2 Boosts In Vivo Protection and Neutralization Potency to Corner an Immune-Evading Virus.

作者信息Ilse Roodink, Maartje van Erp, Andra Li, Sheila Potter, Sander M J van Duijnhoven, Milou Smits, Arthur J Kuipers, Bert Kazemier, Bob Berkeveld, Ellen van Geffen, Britte S de Vries, Danielle Rijbroek, Bianca Boers, Sanne Meurs, Wieger Hemrika, Alexandra Thom, Barry N Duplantis, Roland A Romijn, Jeremy S Houser, Jennifer L Bath, Yasmina N Abdiche
PMID38540255
发布时间2024-03-13
DOI10.3390/biomedicines12030642

实验完整度

包含体外假病毒/真病毒中和、ADCC/ADCP报告基因实验、体内仓鼠攻毒实验等至少两个独立证据层级,并进行表位分箱和机制验证。

主要模型

VeroE6细胞(表达TMPRSS2) HEK293细胞(表达ACE2和TMPRSS2) MDA-MB-231-hACE2细胞 叙利亚金仓鼠(SARS-CoV-2感染模型)

重点核对

抗体组合TATX-03b′(23-H7, 21-F2(N92Q), 22-F7, 2-A6)的组成和比例 仓鼠攻毒剂量:102.0 TCID50 SARS-CoV-2(BetaCoV/Munich/BavPat1/2020)经鼻内接种 抗体给药途径和时机:单次腹腔注射,攻毒前24小时(PrEP)或攻毒后4小时(PET) 中和试验中检测的病毒变异株列表(包括Omicron亚系) ADCC/ADCP报告基因实验中的效应细胞与靶细胞比例(ADCC为4:1,ADCP为3:2)

摘要

作用于更广泛表位的治疗性抗体(Abs)可能对靶标(典型的病毒或肿瘤)的遗传漂移提供更持久的保护。当这些抗体同时存在于靶抗原上时,可参与多种作用机制(MoAs),从而增强治疗效力。本研究选择了四种和五种抗体组合,其表位与SARS-CoV-2刺突糖蛋白(在关键受体结合域(RBD)上或其外)不重叠或部分重叠,以对新兴变异株提供抵抗力并触发多种MoAs。这些组合来源于从两个SARS-CoV-2未暴露的人类噬菌体展示文库中回收的独特序列scFv抗体片段库。在重组表达为全长人IgG1候选物后,生物层干涉分析将表位映射到分箱,并确认多达四种来自不同分箱的抗体可以同时存在于刺突糖蛋白三聚体上。并非所有分箱的抗体在竞争性结合试验中干扰刺突蛋白与血管紧张素转换酶2(ACE2)的结合,也未在体外中和假病毒或真病毒,但当在体内联合使用时,与单独使用ACE2阻断剂治疗的动物相比,它们在鼻内攻毒的仓鼠肺部产生了更强的病毒清除。此外,抗体混合物激活了表达Fc-γ受体(FcγRs)的体外报告细胞,这些受体参与抗体依赖性细胞毒性(ADCC)和吞噬作用(ADCP)。最佳的四抗体组合在体外中和了从Wuhan-Hu1到Omicron BA.4/BA.5的十七种关切变异株。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
能否通过组合靶向SARS-CoV-2刺突蛋白上非重叠表位的多种抗体,实现对免疫逃逸变异株的持久保护和增强的疗效?
核心机制
多抗体组合通过同时结合多个非重叠表位,阻断RBD-ACE2相互作用,并激活FcγR介导的ADCC和ADCP等效应功能,从而增强病毒清除。
主要证据
体外中和试验显示最佳四抗体组合TATX-03b′中和17种变异株;ADCC/ADCP报告实验显示组合激活FcγR信号;仓鼠模型中TATX-03组合显著降低肺部和咽喉拭子中的传染性病毒滴度,并减少肺部炎症。
研究意义
作者提出,靶向多个保守且非重叠表位的寡克隆抗体组合策略可提供对持续变异的SARS-CoV-2的韧性疗效,有望成为预防或治疗COVID-19的可持续且有效的疗法。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

抗体发现和表位分箱

从人源噬菌体展示文库中筛选结合SARS-CoV-2刺突蛋白的scFv,并通过表位分箱鉴定非重叠表位的抗体组合。

使用两个未暴露的噬菌体文库,通过11种淘选策略回收60个独特scFv克隆,将其表达为全长人IgG1,并利用生物层干涉法进行配对竞争和多个抗体同时结合实验,确定六个先导抗体(TATX-03)分布于4个非重叠表位分箱。

2

体外中和活性评估

评估单个抗体和组合对假病毒和真病毒的中和潜力。

利用VSV和HIV骨架的假病毒系统以及真病毒系统,检测抗体对多种变异株的中和能力,确定IC50值。

3

Fc效应功能评估

评估抗体组合激活ADCC和ADCP等FcγR介导效应的能力。

使用Jurkat ADCC报告细胞和THP-1 ADCP报告细胞与表达S蛋白的CHO-K1靶细胞共培养,检测荧光素酶报告基因活性。

4

体内疗效评估

在叙利亚金仓鼠SARS-CoV-2感染模型中评估抗体组合的预防和治疗效果。

仓鼠在攻毒前24小时(PrEP)或攻毒后4小时(PET)接受单次腹腔注射抗体组合或对照,攻毒后第4天处死,检测肺部、咽喉拭子中的病毒滴度和肺部炎症。

5

变异株反应性评估

评估抗体组合对SARS-CoV-2关切变异株的结合和中和广度。

通过ELISA和细胞结合实验检测抗体对多种变异株刺突蛋白的结合,并通过假病毒和真病毒中和实验检测中和效力。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
FectoPRO转染试剂PolyPlus Transfection--
人ACE2-hFc融合蛋白----
SARS-CoV-2刺突蛋白三聚体Cube Biotech28702
RBD-hFc融合蛋白----
TMB底物Thermo Fisher Scientific10354603
HRP标记的羊抗人IgGSouthernBiotech2040-05
驴抗人IgG-PEAbcamab102439
Octet HTX生物层干涉仪Sartorius--
iQue Screener高通量流式细胞仪Sartorius--
D-荧光素Promega--
Steady Glo试剂Promega--
CellTiter-Glo 2.0试剂Promega--
Bio-Glo底物Promega--
Bio-Glo NL底物Promega--
MabSelect SuRe LX亲和层析介质Cytiva17-5474-02
CaptureSelect CH1-XL亲和层析介质Thermo Fisher Scientific29-3219-05
Superdex200 Increase凝胶过滤柱Cytiva29-3219-05
Agilent 1260 Infinity II高效液相色谱系统Agilent--
Agilent AdvanceBio体积排阻色谱柱Agilent--
HiTrap NHS活化树脂Cytiva17-0716-01
Agilent SEC-3色谱柱Agilent--
LabChip GXII Touch HT毛细管电泳系统PerkinElmer--
聚乙二醇4000Sigma-Aldrich9727
Magnapure LC总核酸提取试剂盒Roche--
7500实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
抗体组合制备
抗体的表达系统(HEK293或CHO)、纯化方法、缓冲液组成(如TATX-03c′用20 mM组氨酸pH5.3含8.8%海藻糖和0.025%吐温-80)
阅读提示:见2.1节Reagents、2.2节Phage Display Library Panning、3.1节关于表达和优化的描述
体外中和实验
假病毒和真病毒检测的细胞系、病毒变异株、抗体起始浓度及稀释系列、孵育时间
阅读提示:见2.6节、2.7节、2.8节
Fc效应功能实验
ADCC/ADCP报告细胞与靶细胞的比例、抗体浓度范围、孵育时间、底物种类
阅读提示:见2.9节
动物实验
仓鼠品系、年龄、攻毒病毒株、剂量、给药途径和时机(PrEP或PET)、抗体剂量
阅读提示:见2.14节及图1
病毒载量定量
组织取样部位、病毒滴定方法(TCID50)、RNA提取和RT-qPCR引物探针
阅读提示:见2.15节