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无惧病毒变异!新研究快速筛选有效羊驼纳米抗体,有望治疗新冠

Winnie Lee

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匹兹堡大学医学院(University of Pittsburgh School of Medicine)的科学家们利用化学、生物和人工智能的进步,开发出了一种异常快速和高效的方法,用于发现微小的抗体片段,而这些抗体片段在开发致命疾病的治疗方法方面具有巨大潜力。

近日发表在《细胞系统》(Cell Systems)杂志上的这项技术,与该团队从羊驼中提取微小SARS-CoV-2抗体片段的方法相同,这可能成为一种可吸入的治疗COVID-19的人类疗法。

这种方法有可能快速识别针对病原体不同部位的多个有效纳米体,从而挫败变种。

匹兹堡大学细胞生物学助理教授、资深作者Yi Shi博士说:“大多数针对SARS-CoV-2的疫苗和治疗都是针对S蛋白,但如果病毒的那部分发生突变(我们知道确实如此),这些疫苗和治疗可能就不那么有效了。”

“我们的方法是一种开发由多个纳米体组成的治疗鸡尾酒的有效方法,可以发动多管齐下的攻击来中和病原体。”

Shi和他的团队专注于寻找纳米体,这是羊驼和其他骆驼产生的小而高度特异的抗体片段。

由于纳米体易于生产和生物工程,因此对开发用于治疗特别有吸引力。

此外,它们具有高稳定性和溶解度,可雾化吸入,而不像传统抗体那样通过静脉滴注。

通过用一小块病原体让羊驼免疫,羊驼的免疫系统在大约两个月内产生大量成熟的纳米体。

接下来就是要弄清楚哪种纳米体最能中和病原体,并且最有希望发展成人类疗法。

这就是Shi的“高通量蛋白质组学策略”发挥作用的地方。

“使用这项新技术,在几天的时间里,我们通常能够从免疫的羊驼血清中识别出数万种不同的、高效的纳米体,并对它们的某些特性进行调查,比如它们与病原体的结合位置,”Shi说。

“在采用这种方法之前,识别高亲和力纳米体一直是极具挑战性的。”

在提取富含成熟纳米体的羊驼血液样本后,研究人员将这些纳米体分离出来,这些纳米体可以与病原体上的目标特定结合。

纳米体随后被分解,释放出每个纳米体独有的小“指纹”肽。这些指纹肽被放入质谱仪中,这是一台测量它们质量的机器。

通过了解纳米体的质量,科学家们可以弄清楚它们的氨基酸序列——决定纳米体结构的蛋白质组成块。

然后,研究人员可以从氨基酸回溯到DNA,这是构建更多纳米体的方向。

同时,氨基酸序列被上传到一台配有人工智能软件的计算机上。

通过快速筛选大量的数据,该程序“了解”哪些纳米体与病原体的结合最紧密,以及它们与病原体的何处结合。

这种方法可以在病毒的S蛋白上选择进化稳定的结合位点,因此不太可能让新的变异体溜走。

最后,构建最有效、最多样的纳米体的方向可以被注入细菌细胞中,细菌细胞就像一个微型工厂,与生产传统抗体所需的人类细胞相比,能够快速大量生产出更多的纳米体。

“这大大降低了生产这些治疗药物的成本,”Shi说。

Shi和他的团队认为,他们的技术不仅有助于开发针对COVID-19的疗法,甚至还可以用于下一次大流行。

他说:“能够快速、廉价地识别出高效、特定的纳米体的可能用途是巨大的。”

“我们正在探索它们在治疗癌症和神经退行性疾病中的应用。我们的技术甚至可以用于个性化医疗,开发出针对变异超级细菌的特定治疗方法,而其他所有抗生素都无法对付这种细菌。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文链接:

https://www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210215110323.htm


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