近期在布魯克細胞分析的網絡研討會上，范德堡大學疫苗中心（Vanderbilt Vaccine Center, VVC）副主任Robert Carnahan博士和研究助理教授Lauren Williamson博士分享了利用Beacon®快速分離和表征人單克隆中和抗體的經驗，以SARS-CoV-2等為例介紹了靶向不同病毒株的科學挑戰(zhàn)以及廣譜抗體（如阿斯利康的Evusheld）在處理病毒變異中的作用，以及他們在大流行病防護平臺(Pandemic Prevention Platform, P3）建設方面取得的成就，以開發(fā)針對當前和未來病毒威脅的高效單克隆抗體。

阻止下一場大流行病

須從現(xiàn)在開始

Robert Carnahan博士表示，針對不斷出現(xiàn)和快速進化的各種病原體，一方面是疫情當下能夠超快速響應，另一方面阻止下一場大流行病須在它爆發(fā)之前做好準備。因此，快速開發(fā)單克隆抗體的平臺。

范德堡疫苗中心（VVC）從2017年開始由美國國防部高級研究計劃局(DARPA)支持建設大流行病防護平臺（P3），開發(fā)從康復患者的PBMCs中篩選具有中和作用的單克隆抗體的技術路線，包括流式細胞單細胞分選路線，單細胞測序路線。到2019年分離了針對流感、埃博拉等多種病毒的中和抗體，經過持續(xù)的技術革新改進，將從人PBMCs分離抗體到小鼠及猴子體內功能驗證的整個過程從6到18個月縮短至78-90天。

SARS-CoV-2疫情發(fā)生后，快速引入了Beacon®單細胞光導平臺，僅用56天即完成了從單B細胞篩選抗體先導分子到大小動物體內效果驗證。

圖1. VVC 人單B細胞抗體發(fā)現(xiàn)的三大技術路線

Beacon®單B細胞抗體篩選

相比其它單B細胞篩選路線，在Beacon®的Optoselect®芯片上不僅可以檢測結合特異性和結合表位，還可以直接開展功能分析，通過多輪分析篩選出能夠結合SARS-CoV-2 刺突蛋白并阻斷其與人類ACE2受體相互作用的先導抗體分子。VVC選擇其中兩個分子（COV2-2130和COV2-2196）授權給阿斯利康進行開發(fā)，優(yōu)化改造為AZD7442長效抗體組合藥物（即Evusheld）。

圖2. 在Beacon®上篩選具有hACE2中和作用的單抗

圖像結果展示了篩選到的兩個具有代表性功能的抗體：上排圖像對應的抗體具有RBD結合活性但不具有hACE2阻斷活性；下排圖像對應的抗體同時具有RBD結合活性和hACE2阻斷活性。

病毒的不斷變異，為治療性抗體和疫苗的開發(fā)帶來了挑戰(zhàn)?？共《灸繕怂幬锲谕膯慰固卣?，應具備中和能力，另外延長半衰期對預防至關重要，針對RNA病毒可采用抗體組合藥物發(fā)揮協(xié)同效應。利用Beacon®單細胞光導系統(tǒng)，可以篩選針對不同毒株的廣譜中和抗體。

圖3. 在Beacon®上篩選具有廣譜中和作用的單抗

VVC目前已經利用Beacon®平臺進行多項病毒中和抗體的開發(fā)，包括influenza，Pox，Marburg等。樣品采集后僅數(shù)天時間內就可以從記憶B細胞分離獲得大量具有中和能力的人單克隆抗體，并有助于研究病毒結合域的關鍵位點，這將為疫苗的設計與治療性抗體研發(fā)提供幫助。