Elife:生物学家用细菌强力胶将微型抗体粘附在一起对抗新病毒

20多年来,研究人员一直在尝试将抗体设计成新的细菌和病毒感染疗法,但收效甚微。现在,来自荷兰瓦赫宁根大学,瓦赫宁根生物兽医研究等多家研究机构的一组科学家提出了一种新方法:用一种细菌强力胶把羊驼血液中的微小抗体粘在一起。这种相互连接的抗体可以保护小鼠不受两种危险病毒的侵害,而且它们可以制服其他病原体。这项新工作已经冲破先前尝试的各种障碍,将成为一项非常普遍的技术,在新传染病比如COVID-19和癌症的防治方面具有重要意义。该研究成果近日发表在elife杂志上(图1)

Elife:生物学家用细菌强力胶将微型抗体粘附在一起对抗新病毒

图1、Elife杂志最新文章:用细菌强力胶将微型抗体粘附在一起对抗新病毒


抗体可以治疗一系列疾病,包括癌症和自身免疫性疾病。少数工程抗体已被批准作为感染的治疗方法,但由于某些原因,产生有效的抗体是困难的。改变细胞的基因来制造抗体是一件棘手的事情,而且被改造的分子可能无法折叠成正确的形状来完成它们的任务。

该研究采取另外一种思路,他们让大羊驼、骆驼和鲨鱼的免疫细胞产生微型抗体,其大小约为标准抗体的一半。这些小的蛋白质比大的蛋白质更快、更便宜,而且不会折叠不当。为了验证这种微型抗体是否能提供保护,使其不受病毒的感染。研究人员选取了两种流行病病毒,一种是布尼亚病毒。世界卫生组织曾警告说,布尼亚病毒是一种可能导致未来流行病的病毒。另外一种是裂谷热病毒,该病毒主要袭击非洲和中东的牲畜,但有时也使人患病。在给美洲驼注射这两种病毒后,科学家分离出免疫细胞,这些细胞可以从美洲驼的血液中产生抗体(图2)。

Elife:生物学家用细菌强力胶将微型抗体粘附在一起对抗新病毒

他们发现,大羊驼开始制造70多种小抗体,这些小抗体可以识别并附着在这两种病毒的蛋白质上。为了确定这些微型抗体的效力,研究人员随后测量了这些分子是否能够阻止病毒入侵培养皿中的猴子肾脏细胞。不同种类的抗体效果甚微,因此研究人员尝试将它们混合。这时,他们转而使用细菌超级胶水,这种胶水由两种化脓性链球菌的蛋白质碎片组成。当不同类型的片段相遇时,它们就会锁在一起。如果这些碎片与其他分子相连,那么这些分子也会相连。利用这种强力胶,研究人员可以将两到三种美洲驼抗体捆绑在一起,让它们联合起来对付这种病毒(图3)。

Elife:生物学家用细菌强力胶将微型抗体粘附在一起对抗新病毒

研究者发现,在阻止这两种病毒进入细胞方面,连接抗体比单个抗体要好得多。他们注射了致命剂量这两种病毒,所有感染裂谷热病毒的未经治疗的小鼠均在3天内死亡,但接受三种连接抗体的啮齿动物中有20%以上在10天后仍然存活。这种方法也对布尼亚病毒有效:一种抗体组合使所有小鼠存活,而对照组小鼠在5天内死亡(图4)。

Elife:生物学家用细菌强力胶将微型抗体粘附在一起对抗新病毒

这项研究表明,微型抗体的方法是可行的,并且可以通过细菌胶体粘附的办法做出优化,让抗体的效果更加明显。不过这种方法的应用推广还需要解决几个问题比如能否产生足够数量的连接抗体。这种方法对该研究中的两种病毒有效,但对于目前大流行的新型冠状病毒还不得而知,不过至少该研究提供了一种很好的思路,具有重要意义。

参考资料:

https://elifesciences.org/articles/52716

https://www.sciencemag.org/news/2020/05/biologists-invent-new-way-fight-viruses-llama-blood-and-molecular-super-glue

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