7月9日,国际一流医学期刊JCI insight发表南京大学吴稚伟教授团队论文A single-domain antibody inhibits SFTSV and mitigates virus- induced pathogenesis in vivo[1]。在该论文的研究中,吴稚伟教授团队利用哺乳动物细胞表达的新型布尼亚病毒(SFTSV)的可溶性包膜蛋白sGn免疫骆驼,以免疫动物的B细胞为基础构建抗体文库,并从中分离出功能性单域纳米抗体。研究者选择了骆驼来源的SNB02单克隆抗体,深入分析了它对SFTSV在体外和体内复制的抑制作用;并在人源化小鼠模型中发现SNB02单抗能有效地抑制SFTSV感染并预防血小板减少。吴稚伟教授团队的研究提供了一个特效治疗SFTS的单抗药物原型。
发热伴血小板减少综合征(SFTS)是一种由一种新型布尼亚病毒SFTSV引起的急性传染病。它的主要临床表现为高热、血小板减少、白细胞减少和多器官功能障碍,病死率可高达6.3%至30%。蜱类如长角血蜱和小白蜱是该病主要的传播媒介。更为危险的是,最近在宠物身上也发现了SFTSV感染。自从2009年中国报告第一例SFTS病例以来,SFTS的发病已经扩大到中国至少15个省;并且韩国、日本和越南等其他亚洲国家也陆续发现该病,表明流行区域正在扩大。目前还没有针对SFTS的特殊治疗方法。
图1 抗SFTSV的骆驼单域纳米中和抗体研发示意图
这项研究使用哺乳动物细胞表达的可溶性Gn蛋白免疫骆驼,结果发现,经过4次免疫后可以获得高滴度的抗血清,并且抗血清可以与A-E五种亚型的SFTSV病毒的Gn蛋白反应。
接下来,研究者从骆驼体内克隆可溶性Gn蛋白(sGn)特异的骆驼单域抗体可变区VHH,并构建噬菌体文库,库容量高达2x109。研究者随即对文库进行了3轮生物富集(biopanning)和ELISA筛选,最后选取了95个高特异性克隆进行进一步分析。
图3 文库的生物富集和筛选
研究者选取了23个VHH克隆与人Fc1片段进行融合构建了人源化骆驼纳米抗体,并测定了这些抗体的中和活性以及与sGn蛋白抗原的亲和力。图4 人源化骆驼单阈纳米抗体的构建及其中和活性和亲和力评价
最后,根据中和活性与亲和力评选,研究者选中了SNB02克隆进行进一步的研究。图4显示了SNB02抗体的各项性质鉴定。结果表明,该单抗具有强大的病毒中和活性、良好的亲和力和动物体内稳定性。
图5 SNB02抗体性质
研究者使用移植有人外周血单个核细胞(PBMC)的人源化小鼠NCG-HuPBL感染新型布尼亚病毒SFTSV,构建了发热伴血小板减少综合征的动物模型,并在该模型上检测了SNB02单抗对SFTSV感染的抑制效果。除此之外,研究者也分析了经SNB02单抗治疗的小鼠的血象指标和体重变化。结果表明,SNB02单抗不仅可以特异地抑制SFTSV在动物体内的感染,并可有效预防血小板减少。这个结果提示了该单抗强大的抗病毒感染潜力。此外,SNB02单抗不引起血象改变或动物体重降低,具有良好的生物耐受性。进一步的组织器官病理分析发现,SNB02抗体治疗可以预防SFTSV感染引起的血管内皮通透性改变,并可减轻病毒感染引起的肺、肝和肾脏的炎症和病变。图7
图8
注:图6-8为人源化骆驼单域纳米抗体SNB02对SFTSV感染的小鼠的保护作用和治疗效果
吴稚伟教授团队的研究首先使用了抑制人PBMC的NCG小鼠模型研究SFTSV感染。这个模型比起干扰素缺陷小鼠和雪貂等动物模型,更好反映了病毒在人体内的复制和对单核/巨噬细胞感染等特点,尤其适合对人源化治疗抗体的评估。吴稚伟教授团队从文库中鉴定出23种具有较强中和活性的VHH抗体,其中SNB02是一种融合了人源Fc1片段的高亲和力抗体,其IC50为1.05μg/mL,能在体外中和SFTSV,并能在人源化小鼠模型中抑制病毒复制。病毒接种后1小时应用SNB02抗体,在整个12天的实验期间,病毒滴度下降了2个对数以上。这种减少应该是显著的,因为临床队列研究报告的恢复期和死亡患者之间的病毒载量差异大多在2个对数之间。据推测如果以12小时的间隔给药,由于抗体的半衰期为9小时,SNB02将显著提高其治疗效果。更重要的是,实验动物中血小板计数的回升表明SNB02不仅抑制病毒复制,而且减轻了病毒诱导的血小板减少症。NCG-HuPBL小鼠实验数据还显示,抗体治疗可显著逆转病毒感染时血管内皮的破坏,表明SNB02也能减轻病毒诱导的其他发病机制。抗体治疗的时移分析表明,如果在感染NCG-HuPBL小鼠后1天或更长时间给药,SNB02的疗效会降低。这很可能是因为SFTSV几乎在病毒进入后立即建立强大的感染,并在3天内在NCG HuPBL小鼠中复制到高滴度。在自然感染过程中,病毒血症的高峰通常出现在症状出现的第3-5天,这表明病毒会迅速扩散到器官中,因此早期控制病毒血症至关重要。来自骆驼科动物的单域纳米抗体由于其高溶解度、热稳定性、低毒性和低免疫原性,近年来被广泛应用于各种领域。治疗肿瘤、炎症、传染病和神经系统疾病的纳米抗体药物收到越来越多重视。而VHH衍生的SNB02是治疗SFTSV感染的一种有希望的候选单抗药物。尤其可喜的是,吴稚伟教授团队研发的SFTS治疗性抗体研发不仅得到了十三五国家传染病重大专项基金的支持,并且受到市场极大关注。作为南京大学产学研平台的源道隆(苏州)医学科技有限公司(Y-Clone Medical Science Co. Ltd.,www.y-clone.com)与韩国上市公司PanGen Biotech Inc. (股票代码:22110S. Korea: KRX)于2020 年1月10日就SNB02单抗达成有限技术转让与合作研发协议。PanGen将投入资金和技术与源道隆公司一起推进南京大学吴稚伟教授团队研发的SFTS治疗性抗体的临床前和临床试验,争取早日成药上市。1. Wu X, Li Y, Huang B, Ma X, Zhu L, Zheng N, et al. A single-domain antibody inhibits SFTSV and mitigates virus-induced pathogenesis in vivo. JCI Insight. 2020; 5.