新藥前沿|新冠中和抗體JMB2002對Omicron BA.1、BA.2變異株均有效

藥融圈pharnex 發佈 2022-04-21T15:15:40.223704+00:00

相關工作於2022年2月8日,以「Structures of the Omicron Spike trimer with ACE2 and an anti-Omicron antibody」為題在線發表於《Science》雜誌。

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統計數據顯示,上海近期每天的新冠陽性感染者超過2萬例,累計陽性感染者已超過30萬例,疫情防控壓力遠超2020年初新冠暴發初期的武漢疫情。上海作為中國最重要的城市之一,因為Omicron BA.2變異株的傳播,給人民生活和工作造成了巨大影響,同時也給經濟造成了損失。


值得關注的是,BA.2比BA.1變異株傳播速度更快,造成的確診病例已在2022年2月底超過BA.1病例(圖1A)。為儘快揭示Omicron BA.2變異株傳染性增強的原因,尋找預防及治療的更有效手段,中國科學院上海藥物研究所徐華強/尹萬超團隊聯合濟民可信研究團隊聚焦Omicron變異株刺突蛋白,開展了系統的功能測定和機制研究。研究發現,Omicron BA.2比BA.1結合受體ACE2的能力增強2倍左右;新冠中和抗體JMB2002對Omicron BA.2、BA.1變異株均有中和能力。目前,該研究論文已在線刊登於預印本bioRxiv網站。







研究揭示Omicron BA.2傳染性增強原因,為全員接種第3針新冠疫苗提供理論依據


結合力檢測顯示BA.2相比BA.1變異株刺突蛋白,結合受體ACE2的能力增強2倍左右;同時熱力學實驗顯示BA.2相比BA.1變異株刺突蛋白,擁有更穩定的受體結合功能域(RBD),以及更為靈活的變異株刺突蛋白三聚體;從解析的BA.2刺突蛋白結合其受體ACE2的結構中,同樣看到刺突蛋白三聚體內相鄰RBD特異的相互作用,形成類似BA.1變異株刺突蛋白結構中的RBD二聚體(圖1B-1C);另外,從解析的BA.2刺突蛋白結合其受體ACE2的結構,可以看到BA.2相比BA.1變異株刺突蛋白,更傾向於處於RBD打開的可以結合受體ACE2的構象,這些信息都解釋了Omicron變異株BA.2比BA.1傳染性增強的問題。


綜合BA.2和BA.1變異株刺突蛋白分別結合受體人源ACE2的結構,我們發現刺突蛋白上只有少數(不到10%)的突變位於蛋白內部,其它突變都位於刺突蛋白表面(圖1B),包括多類中和抗體結合的抗原表位,這從結構上解釋了Omicron變異株BA.2和BA.1都可以抵抗大部分中和抗體的分子機制。從突變數量看,BA.2與BA.1變異株刺突蛋白分別擁有31和37處點突變,而BA.2與BA.1變異株刺突蛋白相比,也有22處點突變差異。從刺突蛋白1273個胺基酸序列的整體看,Omicron變異株的突變率都在3%以內,刺突蛋白表面的大部分仍與原始株接近,因此以原始株為基礎研發的初代疫苗和部分中和抗體,仍可以在一定程度上保護Omicron感染者,這也從結構上了解釋了初代疫苗引起的抗Omicron變異株的免疫保護機制,同時也為提倡儘快儘早進行第三針新冠疫苗全員接種提供了理論依據。




濟民可信中和抗體JMB2002具有廣譜抗新冠病毒的巨大潛力


本項研究還顯示,濟民可信鄧俗俊團隊開發的新型作用機制的中和抗體JMB2002,可以高親和力結合BA.2變異株刺突蛋白,並抑制BA.2變異株病毒進入細胞複製,且抑制活性與BA.1變異毒株相當。研究團隊進一步攻克了BA.2變異株刺突蛋白與特異性治療抗體JMB2002的結構(圖1D)。通過結構比較,可以看到,JMB2002結合BA.2與BA.1變異株刺突蛋白相同的抗原表位,也是通過阻礙刺突蛋白結合其受體ACE2實現對BA.2變異株的抑制(圖1E)。這些數據進一步佐證了JMB2002抗體具有廣譜抗新冠病毒的巨大潛力。


圖1 A,2022年以來三種突變株新冠病毒感染占比變化圖;B,Omicron BA.2 相對原始型的突變位點展示;C,Omicron BA.2突變株刺突蛋白三聚體結合受體3個ACE2的結構側面展示;D,Omicron BA.2突變株刺突蛋白三聚體結合抗體JMB2002的結構頂面展示;E,抗體JMB2002阻礙人ACE2蛋白結合突刺蛋白圖示。




該聯合團隊曾在《Science》發表Omicron BA.1變異株研究論文


2021年11月以來,Omicron變異株迅速取代以Delta為主的多種「令人擔心的變異株(VOC)」,成為主要流行變異株,給全球的疫情防控帶來巨大挑戰。統計數據顯示,全球確診人數和死亡病例仍在持續攀升,累計確診已突破5億病例,目前每天新增病例仍然超過100萬例,且幾乎均由Omicron變異株感染。


中科院與濟民可信的聯合研究團隊在前期緊急攻關中,迅速解析BA.1變異株刺突蛋白以及結合人源受體ACE2的高解析度冷凍電鏡結構,結合功能實驗從原子水平解釋了BA.1變異株傳染性增強,以及免疫逃逸分子機制;攻克了BA.1變異株刺突蛋白與特異性治療抗體JMB2002的結構,闡述了抗體JMB2002具有廣譜抗新冠病毒的分子機制。相關工作於2022年2月8日,以「Structures of the Omicron Spike trimer with ACE2 and an anti-Omicron antibody」為題在線發表於《Science》雜誌。







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