二百多株新冠病毒單抗如何選出?廣東專家:十天時間“大海撈針”

“本文報道了8例SARS-CoV-2(新冠病毒)感染者恢復期血液B細胞206個RBD特異性單克隆抗體的分離和鑑定。利用生物信息學和生物學研究手段,我們鑑定了幾種對假病毒和活病毒具有強中和活性的單克隆抗體……本文所鑑定的強中和抗體有望用於新冠病毒的預防和治療。”

這是來自3月27日發佈在論文預印本平臺BioRxiv的一篇論文原話——這篇論文所刊載的,是中國專家團隊成功分離高效抗新冠病毒抗體的成果。

南都記者日前瞭解到,由深圳市第三人民醫院張政教授研究團隊與清華大學醫學院張林琦教授團隊,從新冠病毒感染康復者的血液B淋巴細胞中,成功提取了206株抗新冠病毒的單克隆抗體(下簡稱單抗)及其編碼基因。

對此,近日深圳三院張政教授接受南都記者電話連線專訪時表示,由於單克隆抗體具有靶位明確等優勢,能直接結合病毒某些關鍵的位點,使病毒喪失進入細胞的能力。同時,他也表示,雖然本次研究距離後續臨床試驗仍有一定時間窗,但對於以後新冠病毒抗體藥物開具有積極意義。

二百多株新冠病毒单抗如何选出?广东专家:十天时间“大海捞针”

本次研究中負責單抗分離的深圳三院團隊(醫院供圖)

二百多株新冠病毒单抗如何选出?广东专家:十天时间“大海捞针”
二百多株新冠病毒单抗如何选出?广东专家:十天时间“大海捞针”

疫情來勢洶洶,內外協作病毒單抗研究快速“上馬”

實際上,分離高效抗新冠病毒抗體是院內支持與團隊合作下的結果。

“早期的時候,其實我們的研究面臨了比較多的難題,一個是恢復期的病人很少,另外一個則是人手不足。”回憶起本次單抗提取研究啟動之初,張政教授向南都記者如是表達。

據南都記者瞭解,當時新冠肺炎疫情“來勢洶洶”。深圳三院作為深圳抗擊新冠肺炎的“主戰場”之一,承擔了收治新冠肺炎患者的重要任務,與此同時,該院多項針對新冠肺炎研究項目也在疫情爆發之初快速“上馬”。其中就包括了抗新冠病毒的單抗提取。

張政教授表示,抗體治療作為治療傳染病的經典方法之一,其主要來源於病毒感染康復者的血液,但由於項目開展時間比較早(1月下旬),因此就不得不面臨恢復期病人數目少的情況,“所以這個時候,我們能找到一個就做(抽血)一個”。

多次努力下,研究團隊總算採集了早期8名新冠病毒感染恢復者的血液,不過另外一個困難也接踵而來。由於深圳三院需要對每名疑似新冠病毒感染者進行核酸檢測,當時張政教授團隊有部分骨幹人員也被調去負責核酸檢測,“檢測和確診病人是那時候的當務之急”。

張政教授向南都記者表示,由於抗體分離和鑑定是能否取得成果的關鍵,因此在人手不足時,他緊急向醫院上級請求幫助,從外單位借調人員緩解核酸檢測的壓力,然後將主要骨幹抽調出來成立抗體分離鑑定的攻關小組。與此同時,深圳三院領導還緊急採購了一批蛋白合成和分離細胞的設備。這對項目進展具有極大的促進作用。

“實際上,抗體研發和鑑定是一條很漫長的研究道路,雖然我們有恢復期病人的外周血可以篩選出相關抗體,並且鑑定抗體的序列表達,但是後續的抗體中和活性、交叉反應性、親和力鑑定等技術儲備不是很足,因此我們不得不尋求國內其他科研團隊的幫助。”

對此,南都記者從清華大學學校官網中留意到,1月24日除夕夜,張政教授想起了曾在HIV研究上有過合作的清華大學張林琦教授團隊——他的團隊具有對抗體進行系統和全面的分析能力。那時候,張政教授在微信上向張林琦教授表達合作意向後,雙方一拍即合。

從康復者血漿中尋找殺滅病毒的“狙擊手”

在傳染病治療中,抗體治療是歷史悠久但被認為最有效的方法之一。理論上說,人體感染病毒後,包括血液在內的自身免疫系統會產生抗體,這種抗體的產生,主要是免疫系統被病原刺激後,生成的一種抵抗病原的高效能產物,它可以起到抵抗和殺滅病毒的目的。

因此在一百多年前,有醫學專家就利用傳染病康復者含有抗體的血漿,對感染者進行治療;近20年來的重大傳染病中,SARS、流感和MERS等病毒方面也有血漿治療的身影。

據南都記者瞭解,新冠肺炎疫情期間,部分醫療機構利用康復者的血漿,應用在了重症患者的治療上,這種方法也被寫入了《新型冠狀病毒肺炎診療方案》(第六版開始納入)以及《新型冠狀病毒肺炎重型、危重型病例診療方案(試行第二版)》等多個治療方案中。

張政教授向南都記者進一步解釋,理論上說,新冠肺炎患者身上是有針對病毒的抗體,其基本治療方式,是採集和利用恢復期患者的血漿輸注給受感染的患者(主要為重症),從而達到治療目的。

“實際上,我們在研究血漿的過程中,也用了一些經典的方法對重症患者進行治療。一種是用恢復期患者的血漿直接對重症患者輸注治療;另一種則是將恢復者血漿進行高效價免疫球蛋白濃縮,製成血液製品再治療危重症患者,從初步的研究結果來看,這些治療基本上是可以達到我們預期終點。”

雖然康復者血漿中的抗體具有對新冠病毒的殺滅作用,但是對於殺滅病毒來說,真正起到決定性作用的,是這些抗體中某些有特異性反應的單克隆抗體(單抗)。

“在傳染病領域中,特異性反應的單抗具有更多的優勢,因為它可以與靶細胞(病毒細胞)表面的抗原進行特異性結合,介導殺傷細胞(NK細胞、巨噬細胞等)對病毒進行殺滅,具有明確的靶位,使新冠病毒喪失進入人體細胞的能力。而且如果提取並製成藥物,相比血漿的質控方面會更好一些。另外我們也認為,這些單抗可能還有一定免疫調節作用。”張政教授說。

通俗而言,如果將單抗比喻成一名名“士兵”,那麼對新冠病毒起特異性反應的單抗則是對病毒“一擊斃命”的“狙擊手”。研究團隊的主要任務,就是要在成百萬乃至千萬的單抗中找出這名“狙擊手”。

10天“大海撈針”:篩選出206株特異性抗體

當然,尋找這名“狙擊手”到底是誰,對於研究團隊來說絕非易事。張政教授也坦言,這個過程就是“大海撈針”。

不過“大海撈針”並不代表團隊沒有準備。

根據清華大學校園官方網站的報道記載,在與張政教授合作之前,該校張林琦教授團隊就與同校生命學院教授王新泉教授團隊進行合作,依據1月11日公佈的新冠病毒基因表達序列,製作出一種與新冠病毒表面抗原具有極高相似度的特定蛋白(類RBD蛋白)試劑。

按照通俗理解,這種類RBD蛋白就是把自己偽裝成“新冠病毒”,作為一個“釣餌”把對新冠病毒有特異性反應的單抗給“釣”出來。

1月31日,這個蛋白試劑就寄到張政教授團隊手中,獲得試劑後,張政教授團隊就對8名恢復者的血漿進行部分預實驗,在這批血漿中篩選出抗體結合活性比較好的樣本。張政教授解釋,結合活性比較好的恢復者血漿,他們產生特異性單抗的可能性會更大。

在篩選出合格樣本血漿後,研究團隊首先將蛋白試劑中的RBD蛋白標上熒光素,然後再將其與細胞進行混合,“這樣做可以方便我們看到,哪些B細胞會與蛋白進行結合”,這樣,能與RBD蛋白結合的B細胞通過細胞儀分選,然後測序就可以獲得抗體基因序列。

當然在疫情之下,研究人員幾乎是日以繼夜地進行工作,“為了趕時間,除了吃飯睡覺,他們幾乎不出實驗室”,通過抗體分析、分離和評估後,2月9日,獲得了206株單抗及其編碼基因。經過張林琦教授團隊的後續支持下,相關研究成果在3月27日的論文預印本平臺biomix進行發佈。

“雖然我們是篩選分離了206株單抗,但實際上我們的工作量遠大於此。”當面對南都記者詢問,206株單抗的數量是否算多時,張政教授坦言,分離出的206株單抗,其實這是實驗中幾千株單抗篩選出來的結果。這樣做的目的就是“希望把池子做大增加發現有效單抗的可能性“。

“我們通過鑑定,從幾千株單抗中發現這200多株抗體具有結合抗原的能力,並且結合能力比較高,所以才篩選出來,但至於這200多株是否都用於臨床上,這並不一定。”

張政教授表示,如何發現真正有用的單抗用於臨床,還需要研究團隊其他成員後續的實驗進行篩選,按照他期望,如果其中有5%左右能用上,就已經是非常樂觀的局面,但是這也不排除最後206株單抗僅剩下1到2株是合適的,“甚至1個都沒有,這都有可能”。與此同時,張政教授也強調,實驗篩選的單抗,到臨床實驗乃至到形成藥物上市,中間有非常漫長的過程。

研究後續:距離臨床有一段距離,後續研究已啟動

目前實驗依然在有條不紊地進行中。

據清華大學方面和深圳三院方面消息顯示,除發佈上述206株單抗提取和基因序列表達成果外,在科技部、國家衛健委、教育部、北京市和深圳市委市政府、深圳市科技創新委員會的支持和幫助下,團隊已啟動了與部分企業的聯合攻關,以及與藥審中心的全面溝通,打通了研發、生產、安評和臨床試驗的全鏈條,5月底高效抗體藥物可進入動物,開展安全性和有效性評估。

“雖然相關研究還在進行當中,但我覺得收穫還是很大的,因為像新冠病毒這種嚴重突發的情況,來得急任務也重,這就要求我們要高質量地去完成這個任務。”

張政教授向南都記者坦言,這種情況就考驗了團隊應對突發情況下的綜合能力,“最重要的形成這樣的成果,背後也是體現了整個團隊的的研究素質和研究能力,還有協作能力等等,收穫還是很大的”。

南都記者 貝貝 通訊員 深三院


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