能够以高亲和力结合S蛋白,不代表这些抗体就有中和能力。为了检验它们的中和能力,科学家们又使用了MERS和SARS病毒的假型慢病毒(避免真病毒带来的感染风险)。研究表明,这些纳米抗体表现出了较好的中和能力。对于MERS假病毒,几款抗体的IC50数值为0.014-2.9 μg/mL。而对于SARS假病毒,抗体的相应数值为0.14-5.5 μg/mL。
为了理解这些纳米抗体如何起效,研究人员们又对病毒的S蛋白做了拆分,检验纳米抗体的结合能力。结果表明这些纳米抗体主要结合的都是S蛋白的受体结合域(RBD),而不是N端结构域(NTD)。
随后,他们利用冷冻电镜技术,获得了一些纳米抗体与病毒的RBD相结合时的高清三维结构。有意思的是,针对MERS病毒和SARS病毒的纳米抗体,背后的结合机制有所不同——前者结合S蛋白后,会在DPP4受体与RBD结合的位点上“横插一杠”,直接阻碍了DPP4受体与MERS病毒的结合;后者的结合位点则不直接影响ACE2受体与SARS病毒的结合。

▲针对SARS病毒的纳米抗体,并不直接影响S蛋白与ACE2蛋白的结合(图片来源:参考资料[1])
此外,研究人员们还发现,这两种纳米抗体都可以干扰RBD的形变,让S蛋白提前卡在一个不稳定的构象,并使其无法结合受体,入侵细胞。
SARS病毒纳米抗体的结合表位初看之下出人意料,实则有着一定的生物学意义。科学家们对10种SARS病毒的毒株进行了测序分析,发现纳米抗体结合的表位,其序列有着高度的保守性。在另一些具有类似序列的冠状病毒里,这款纳米抗体同样展现出了对其受体结合域的高度亲和力,表明了它的交叉活性。
最后,研究人员们评估了SARS病毒的纳米抗体能否也对新冠病毒表现出交叉中和活性。尽管该抗体的确能结合新冠病毒的RBD,但由于解离常数过高,它却不能中和新冠病毒的假病毒。为了解决这个问题,研究人员们开发了两种二价的纳米抗体,成功实现了对新冠病毒假病毒的中和,IC50大约为0.2 μg/mL。
