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近日，北京大學(xué)北京未來(lái)基因診斷高精尖創(chuàng)新中心(ICG)主任謝曉亮團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜多家合作單位利用高通量單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，從新冠肺炎康復(fù)期患者血漿中成功篩選出多個(gè)高活性中和抗體。

中和抗體由人體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生，可以有效阻止病毒感染細(xì)胞。目前，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證明該團(tuán)隊(duì)的中和抗體有望成為治療新冠肺炎強(qiáng)效藥，同時(shí)也可提供短期預(yù)防。這是科學(xué)抗疫的一個(gè)重要階段性成果。

相關(guān)成果已在線(xiàn)發(fā)表于《細(xì)胞》雜志，題為“Potent neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 identified by high-throughput single-cell sequencing of convalescent patients’ B cells”。

北京大學(xué)謝曉亮團(tuán)隊(duì)與北京佑安醫(yī)院、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所、軍事醫(yī)學(xué)研究院微生物流行病研究所、北京義翹神州科技股份有限公司、上海藥明生物技術(shù)有限公司、北京丹序藥業(yè)有限公司等單位聯(lián)合攻關(guān)，其中，曹云龍、粟斌、郭向華、孫文潔、鄧永強(qiáng)、鮑琳琳、朱秦毓為共同第一作者，秦川、秦成峰、金榮華、謝曉亮為共同通訊作者。該工作開(kāi)始于2020年1月27日，受到北京市政府和國(guó)家教育部、科技部的大力支持。

科研人員（部分）合影（左起依次為北京大學(xué)的耿晨陽(yáng)、曹云龍、謝曉亮；佑安醫(yī)院的粟斌、郭向華）

治療新冠肺炎亟需強(qiáng)效藥物。但目前已被證實(shí)有效的兩種治療方法中，小分子藥物只是舊藥新用，針對(duì)性不足，目前療效有限；血漿療法雖成效顯著，但由于血漿來(lái)源有限，不能廣泛使用。

血漿療法的有效成份是特異性強(qiáng)的中和抗體。抗體藥物是一種大分子藥物，已經(jīng)成功應(yīng)用于艾滋病、埃博拉、中東呼吸綜合征等疾病，但以往開(kāi)發(fā)耗時(shí)太長(zhǎng)，需要幾個(gè)月甚至幾年；而利用高通量單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在康復(fù)期病人血液中尋找中和抗體，可以將尋找時(shí)間從年縮短到月，效率大幅提升。

北大謝曉亮團(tuán)隊(duì)利用其在單細(xì)胞基因組學(xué)的專(zhuān)長(zhǎng)，聯(lián)合佑安醫(yī)院，從60位康復(fù)期病人身上篩選出8558種病毒蛋白結(jié)合抗體序列，成功找出14株高活性的中和抗體。其中編號(hào)為BD-368-2的抗體表現(xiàn)突出，在假病毒實(shí)驗(yàn)中的半抑制濃度（IC50）達(dá)到1.2 ng/mL (8pM)；在軍事醫(yī)學(xué)研究院P3實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的真病毒實(shí)驗(yàn)中，IC50達(dá)到15 ng/mL (100pM)。

BD-368-2抗體假、真病毒中和實(shí)驗(yàn)，IC50分別為8pM和100pM

近日完成的中和抗體體內(nèi)抗病毒實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，利用中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所秦川教授團(tuán)隊(duì)的hACE2轉(zhuǎn)基因小鼠模型，感染SARS-Cov-2后給予BD-368-2的治療使病毒載量下降~2400倍。而注射BD-368-2后可完全抑制小鼠的病毒感染，達(dá)到預(yù)防效果。

小鼠中和抗體治療和預(yù)防實(shí)驗(yàn)（A）治療組（綠色）：小鼠感染后2 小時(shí)給予BD-368-2 抗體（N=3）；預(yù)防組（紅色）：病毒感染前1 天給小鼠注射BD-368-2 抗體（N=3）；對(duì)照組（藍(lán)色）：小鼠感染后2 小時(shí)給予無(wú)關(guān)抗體（N=3）。（B）治療組和預(yù)防組體重下降率低于對(duì)照組。（C）5天后，治療組肺組織病毒載量較對(duì)照組降低~ 2400 倍，預(yù)防組肺組織未檢測(cè)到病毒載量。

研究團(tuán)隊(duì)的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家蘇曉東，肖俊宇及其課題組還利用冷凍電鏡（Cryo EM）得到新冠病毒Spike三聚體與中和抗體的高分辨率3.8?三維結(jié)構(gòu)密度圖。數(shù)據(jù)顯示，抗原上的中和抗體表位與ACE2的結(jié)合位點(diǎn)重合，從而揭示出中和作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。另外謝曉亮團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，利用抗體序列推算出的抗體與SARS病毒中和抗體在結(jié)構(gòu)上的相似性篩選新冠病毒中和抗體，可大幅提高篩選效率。

冷凍電鏡（Cryo EM）觀察到的中和抗體與S蛋白相結(jié)合的三維結(jié)構(gòu)（A&B），(C) ACE2和中和抗體與S蛋白結(jié)合的位點(diǎn)重合，這說(shuō)明中和抗體阻止S蛋白與ACE2結(jié)合。

文章指出，遴選出的中和抗體有治療和短期預(yù)防兩大應(yīng)用。目前，謝曉亮團(tuán)隊(duì)及其合作者正積極推進(jìn)臨床實(shí)驗(yàn)，對(duì)成藥充滿(mǎn)信心。謝曉亮表示：“假使疫情冬天反復(fù)，我們的中和抗體屆時(shí)可能已經(jīng)問(wèn)世”。藥明生物正在為臨床實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)GMP級(jí)的藥物，預(yù)計(jì)七月完成。由于國(guó)內(nèi)病人數(shù)量很少，臨床實(shí)驗(yàn)將在北京丹序藥業(yè)有限公司協(xié)調(diào)下，在澳大利亞等國(guó)家進(jìn)行。

免疫學(xué)家，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院院長(zhǎng)，清華大學(xué)免疫研究所所長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院院士董晨評(píng)論道：“ 這項(xiàng)工作通過(guò)最前沿的高通量單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)篩選出優(yōu)質(zhì)中和抗體, 結(jié)合動(dòng)物模型, 證實(shí)其優(yōu)異的抗病毒能力, 能夠替代康復(fù)血漿療法和克服其缺陷, 為新冠病人, 尤其是重癥病人的治療提供利器, 是人類(lèi)抗新冠斗爭(zhēng)的一大進(jìn)展, 有非常重要的科學(xué)和實(shí)用價(jià)值?！?/strong>

生物化學(xué)家和免疫學(xué)家，北京生命科學(xué)研究所副所長(zhǎng)，中國(guó)科學(xué)院院士邵峰表示：“祝賀曉亮教授和他的合作者，利用最先進(jìn)的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，用短短的、不到三個(gè)月的時(shí)間，從康復(fù)期病人的血液中成功篩選到了針對(duì)新冠肺炎病毒的中和性抗體，并開(kāi)展了臨床前的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示該抗體分子能夠非常有效地抑制和短期預(yù)防新冠病毒的感染。在新冠病毒肆掠全球，嚴(yán)重危害人類(lèi)生命健康和社會(huì)正常運(yùn)行的危機(jī)時(shí)刻，曉亮和合作團(tuán)隊(duì)的卓有成效的杰出工作，讓我們看到了開(kāi)發(fā)出首個(gè)新冠肺炎強(qiáng)效藥物的希望，也為人類(lèi)最終戰(zhàn)勝新冠病毒帶來(lái)了曙光?！?/strong>

 

北京未來(lái)基因診斷高精尖創(chuàng)新中心(Beijing Advanced Innovation Center for Genomics，簡(jiǎn)稱(chēng)ICG)是2016年北京市在北京大學(xué)設(shè)立的一個(gè)多學(xué)科前沿交叉研究中心。ICG以基因組學(xué)關(guān)鍵突破為核心，以人類(lèi)健康重大問(wèn)題為導(dǎo)向，目標(biāo)是建設(shè)成為國(guó)際領(lǐng)先的基因診斷研究機(jī)構(gòu)。

中心的長(zhǎng)期目標(biāo)正是通過(guò)精準(zhǔn)基因組學(xué)、基因組編輯和功能解讀的研究來(lái)發(fā)展技術(shù)驅(qū)動(dòng)的生物醫(yī)學(xué)，從而提高人類(lèi)生殖健康水平、減少癌癥引起的死亡。中心以人為本，強(qiáng)調(diào)源頭創(chuàng)新和合作，加速基礎(chǔ)科學(xué)研究到臨床醫(yī)學(xué)的轉(zhuǎn)化。