以單克隆抗體（mAb）為代表的大分子藥物在抗擊新冠病毒疫情中發揮了重要作用。然而，現有的抗體療法也面臨著研發時間長、生產成本高和不能有效應對變異毒株等諸多挑戰。針對上述限制，基于誘騙受體體系的小蛋白藥物成為了新興的新冠大分子藥物。相較于抗體藥物，誘騙受體可通過大腸桿菌直接表達或直接體外合成，支持快速篩選和優化工作的同時，有效降低生產成本。同時，鑒于ACE2是主要和重要的新冠病毒功能宿主受體，類似于ACE2結合域的誘騙蛋白能有效防止病毒逃逸和抗原突變的發生。
在今年的Science Translational Medicine期刊上，研究人員基于之前的誘騙受體藥物和病毒宿主受體的互作結構信息，進一步改造和構建能同時多位點結合病毒的小蛋白藥物（Miniprotein）。新型的Miniprotein能更為模擬真實情況下病毒和細胞受體之間的相互作用，并通過多點互作（M*lency）顯著提高其對病毒蛋白的親和力和抗病毒中和能力，進一步避免免疫副反應的產生。本研究發現的潛在蛋白藥物TRI2-2，具有*于現有抗體藥物的中和能力，并能有效作用于包括Omicron在內的新冠突變毒株。在模擬新冠病毒感染的小鼠模型上，TRI2-2也展示出有效的預防和治療作用。能模擬病毒感染中多位點結合的小蛋白藥物的出現，不僅為抗擊新冠提供新的武器，也為抗病毒大分子藥物研發開拓新的潛在方向和策略。
治療性給藥下TRI2-2在不同SARS感染小鼠模型上的保護作用
與傳統的蛋白藥物不同，Miniprotein主要通過多點互作發揮作用，具有Avidity效應。基于此，該研究使用液相免洗的Alphalisa蛋白互作平臺，開展Competition-based off-rate screening，以離解速率為切入點分析和對比候選Miniprotein的親和力。通過將該篩選技術與和Cell-free protein synthesis (CFPS)工作流偶聯，研究能迅速開展Miniprotein的構建和不同蛋白結構/形式組合的優化研究。
結合Alphalisa技術的Cell-free protein synthesis (CFPS)工作流
基于同樣的篩選方法，研究進一步對比不同形式的Miniprotein和RBD單體或者SARS-CoV-2 S glycoprotein (S6P)三聚體的結合能力。基于靶向不同RBD位點的單體Minibinder (MON1-3)，研究構建了同源三聚體TRI系列和異源融合蛋白FUS系列，并利用Alphalisa技術對比其在競爭情況下RBD/S6P-Miniprotein復合物的解離速度。在多點互作的支持下，TRI和FUS對RBD/S6P的結合能力相較于單體Minibinder有顯著提升。同時，基于S6P三聚體的復合物穩定性也顯著高于RBD單體。
基于Competition-based off-rate screening對比不同Miniprotein靶向RBD/S6P的結合能力
在對比野生型RBD結合的基礎上，研究繼續利用該策略研究Miniprotein對突變體的結合能力。從結果上看，TRI系列，尤其是TRI2-2具有廣譜的突變結合能力，是非常有潛力的新型新冠藥物。
基于Competition-based off-rate screening對比不同Miniprotein靶向攜帶突變的S6P的結合能力
隨著基因改造技術和合成生物學的成熟，支持多靶點同時作用的新型藥物近年來得到了興起，這也對相應的結合檢測和分析提出了新的挑戰。本案例基于靈活、均相的Alphalisa技術所建立的Competition-based off-rate screening，就是一個很好的應對策略。此外，在小分子藥物研發領域，結合/解離速率也成為了一個新興的藥物評價和檢測指標。對此，我們提供靈活、便捷的Tag-lite動態結合分析技術，助力新興小分子藥物研發。
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利用Tag-lite技術開展小分子藥物動態結合研究
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