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【客户文献解读】靶向RSV F蛋白结构枢轴位点的纳米抗体实现广谱中和与预防/治疗双重功能

发表时间:2026-05-19

2026年,中国科学技术大学等团队在EMBO Molecular Medicine上发表了一项题为Broadly neutralizing nanobodies target a defined structural pivot site on the RSV fusion protein的RSV纳米抗体研究。

研究从骆驼免疫库中筛选出两个纳米抗体1G9和1D8,冷冻电镜结构揭示其靶向F蛋白抗原位点IV中的"结构枢轴",同时结合构象稳定区与亚稳态HRB起始段,从而锁定Pre?F构象、阻止膜融合。体外,二者对RSV A2、B(包括尼塞维单抗逃逸株)及Long株的IC50低至0.41?nM;小鼠模型中,Fc融合的1G9在预防(2?mg/kg)和治疗(8?mg/kg)方案下均显著降低病毒载量,且效果优于尼塞维单抗。该研究为RSV提供了兼具预防与治疗潜力的新型候选药物。

AntibodySystem产品引用

本研究在表位竞争实验中使用了AntibodySystem的多种RSV F蛋白构象特异性抗体:

RVV02818-Anti-HRSV F Protein Antibody (131-2A)(位点I)、

RVV02814-Anti-HRSV-A F/Fusion glycoprotein F0 Antibody (MPE8)(位点II/III/IV/V)、

RVV02816-Anti-HRSV-A F/Fusion glycoprotein F0 Antibody (101F)(位点IV)、

DVV02813-Research Grade Anti-RSV F/Fusion glycoprotein F0 (hRSV90)(位点O/II/V)、

DVV02802-Research Grade Nirsevimab(位点?)。

上述抗体帮助明确了1G9/1D8靶向抗原位点IV且与101F竞争的关键信息。


研究背景与缺口

RSV是婴幼儿和老年人急性下呼吸道感染的首要病因,全球5岁以下儿童每年超3300万感染、逾10万死亡。目前仅有两款预防性抗体药物:帕利珠单抗(需每月注射,仅限高危婴儿)和尼塞维单抗(单剂预防,但对已感染无效,且已出现逃逸突变)。

纳米抗体虽具有尺寸小、稳定性高、易工程化等优势,但此前候选分子(如ALX?0171)因半衰期短或中和谱窄未能临床转化。临床上亟需既能广谱中和RSV A/B亚型、又能治疗已感染的新型抗体。

纳米抗体筛选与结合特性

团队用两种Pre?F蛋白(DS?Cav1和DS2)免疫骆驼,构建了库容3.7×10?的噬菌体展示文库。两轮淘选后阳性克隆率>95%。通过高通量中和筛选及产量评估,最终选定1G9和1D8。二者均可与hIgG1 Fc融合表达。

从噬菌体展示文库中分离并鉴定抗RSV F蛋白的纳米抗体

ELISA显示,1G9?Fc对DS?Cav1和DS2的EC??分别为0.245?nM和0.200?nM,1D8?Fc为0.213?nM和0.139?nM,二者均不结合Post?F,特异性识别RSV F蛋白。免疫荧光证实其能识别细胞膜上天然构象的F蛋白。

候选纳米抗体与不同构象F蛋白的结合特性

中和与融合抑制活性

在微量中和试验中,1G9?Fc对RSV A2、RSV B(CH93(18)-18)和RSV Long株的IC50分别为0.47?nM、0.56?nM和2.05?nM;1D8?Fc为0.66?nM、0.41?nM和3.00?nM。

纳米抗体1G9与1D8对不同亚型RSV的中和及融合抑制活性

相比帕利珠单抗,二者对RSV A2和B的中和能力强10倍以上。尤其值得注意的是,尼塞维单抗对本次使用的RSV B株完全无效,而1G9/1D8对该株保持强效中和,凸显了靶向更保守位点(位点IV)的临床价值。

在病毒吸附后的融合抑制实验中,1G9和1D8仍能有效阻断感染,表明其主要通过抑制膜融合(而非吸附)发挥作用。

表位定位与冷冻电镜结构

竞争ELISA表明,1G9与1D8彼此竞争,且仅与位点IV抗体101F竞争,不与位点I、II、III、V、?的抗体竞争,提示二者靶向位点IV内的重叠表位。

1G9与1D8识别Pre-F上相似的表位

冷冻电镜解析了1G9?Pre?F(2.77??)和1D8?Pre?F(3.26??)复合物结构。二者均以1:1比例结合Pre?F三聚体的每个单体,埋藏表面积约800??2,共享20个界面残基。关键结构发现是:它们结合于F蛋白的"结构枢轴"区域,该区域由一个构象稳定的结构域(残基411?458)和一段亚稳态的β链(残基466?468,连接HRB螺旋)组成。将Pre?F与Post?F结构比对可以清晰看到,在构象转换过程中,HRB需解旋重排,而466?468正是这一过程的启动点。

冷冻电镜揭示1G9与1D8结合RSV A2 Pre-F蛋白结构枢轴位点

1G9和1D8通过形成致密氢键网络,同时锚定稳定区和亚稳态区(例如1G9的CDR与R429、K433、S443等稳定区残基形成氢键,同时又与K465、S466、Y468等亚稳态残基形成氢键)。这种"分子夹具"作用将亚稳态区锁死在刚性结构域上,从而物理上阻止HRB解旋,使F蛋白长期滞留于Pre?F构象,无法启动膜融合。这与仅结合稳定区的已知抗体(如RB1)形成鲜明对比。

序列保守性与广谱中和

分析NCBI数据库中5535条RSV A和4343条RSV B的F蛋白序列发现,1G9/1D8所结合的残基在A/B亚型中的保守率均超过99.95%。这解释了它们对多种RSV毒株的广谱中和能力,也预示着较低的耐药风险。

体内预防与治疗效果

在Balb/c小鼠模型中评估了Fc融合纳米抗体的效果。预防方案显示,1G9?Fc和1D8?Fc均显著降低感染后第4天肺部及鼻甲中的病毒RNA和滴度,其中1G9?Fc在鼻甲中的病毒清除优于尼塞维单抗。

候选纳米抗体对小鼠RSV感染的预防与治疗效果

治疗方案中,1G9?Fc和1D8?Fc同样显著降低病毒载量,而尼塞维单抗在肺部未达到显著效果。组织病理学显示,纳米抗体处理组小鼠的支气管、肺泡结构保存良好,未见明显炎症损伤。

值得注意的是,治疗组体重未见显著改善,研究者指出这可能是该小鼠模型中体重对RSV感染不敏感所致,但病毒学终点明确证实了治疗效果。

局限与展望

本研究尚存局限,动物保护实验仅测试了RSV A2,未在体内验证对RSV B的效果;临床毒株覆盖有限;治疗组体重指标不敏感。未来方向包括引入Fc的YTE突变以延长半衰期,以及开发吸入式VHH?IgA融合蛋白用于局部治疗。

综合评述

该研究首次报道了同时靶向RSV F蛋白位点IV中"稳定区+亚稳态枢轴"的纳米抗体,通过冷冻电镜揭示了独特的"分子夹具"中和机制。1G9和1D8在体外对包括尼塞维单抗逃逸株在内的多种RSV亚型均显示强效中和,并在小鼠模型中首次验证了纳米抗体的治疗效果(而非仅预防)。其表位在数千条临床序列中高度保守,预示着低耐药风险。1G9?Fc兼具预防和治疗潜力,且可进一步工程化为长效或吸入剂型,有望成为继帕利珠单抗和尼塞维单抗之后的新一代RSV抗体药物。

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