面對新冠病毒疫情的持續爆發，急需開發安全有效的抗病毒藥物。單克隆抗體藥物是醫藥行業發展規模最大、增長最快的領域。在SARS和MERS疫情期間，就有一些中和抗體被開發，現在也有多種抗體藥物已用于新冠病毒的臨床研究。但由于抗體藥物臨床使用中的費時費力、難以運送到特定組織發揮作用，而限制了其應用，因此有科學家就找到了納米抗體這一有潛力的替代方案。
納米抗體是利用駱駝類免疫球蛋白制備的單域抗體，也稱為VHH。他們是分子量為12-15 kDa的最小天然抗原結合蛋白結構域。不同于常規的抗體，只有重鏈沒有輕鏈，即僅有單個抗原結合結構域。但是納米抗體的抗原親和力和特異性不受影響，并且具有分子量低、穩定性高、易表達、不易出現空間位阻等優勢。由于納米抗體的尺寸小、生物物理學特性好，可以通過吸入方式給藥，其特別適用于治療呼吸系統疾病。
接下來，我們將對義翹神州新冠病毒科研試劑在納米抗體研究中的應用進行綜述分析。
Cell：發現能夠中和新冠病毒、SARS、MERS的納米抗體
在這篇新冠病毒抗體研發的重要文章中，研究人員利用SARS和MERS病毒S蛋白對大羊駝（llamas）進行免疫，通過噬菌體展示技術，獲得針對5種靶向SARS病毒S蛋白的納米抗體和7種靶向MERS病毒S蛋白的納米抗體。其中各有近一半對相應S蛋白具有高親和力。體外構建SARS、MERS假病毒進行驗證，發現這些納米抗體具有較好的中和活性。
考慮到納米抗體的優勢，研究人員就想了解其是否對新冠病毒具有中和特性呢？研究人員通過購自義翹神州的新冠病毒RBD蛋白及其他相關蛋白進行了一系列的研究。通過SPR測試SARS VHH-72與新冠病毒RBD和亞域1（RBD-SD1）的交叉反應性，結果顯示解離常數增加。通過基于生物層干涉法（BLI）的檢測，發現納米抗體可通過直接干擾宿主細胞受體結合來中和病毒靶點蛋白。并且通過與人IgG Fc融合，納米抗體可以交叉中和新冠病毒S假病毒。這種融合的VHH-Fc可以通過CHO細胞系統工業化生產，為VHHs中和致病性β冠狀病毒提供了分子基礎，也為COVID-19或其他冠狀病毒提供了潛在的治療策略。
Cell子刊：鑒定出靶向SARS-CoV-2的全人源納米抗體
復旦大學的研究人員建立了一種高效快速開發新冠病毒特異性的全人源納米抗體平臺，并且具有通用性。研究人員將全人源的重鏈可變區抗體骨架進行篩選重構，首次設計出基于天然胚系基因的的全人源抗體庫。
研究使用的新冠病毒相關蛋白購自義翹神州。首先用新冠病毒RBD蛋白（貨號：40592-V08B）和S1蛋白（貨號：40591-VO8H）作為抗原，從抗體庫篩選納米抗體。通過RBD蛋白為抗原生物親和篩選，獲得可顯著富集的18種納米抗體。其中n3010抗體與RBD結合緊密，但不與S1蛋白結合，說明抗體識別的表位在整個S1蛋白中處于隱藏狀態。以S1蛋白為抗原獲得與RBD完全不同的抗體圖譜，大部分都能與S1和RBD結合，只有n3072與S1強力結合，但不與RBD結合。通過對靶向S1的納米抗體中和活性研究發現，n3086和n3113顯示出中等強度的中和活性，能夠抑制新冠病毒假病毒的侵染，在活病毒中檢測到明顯的細胞病變。并且n3086和n3130靶向病毒S蛋白三聚體的一類特殊隱藏表位，首次揭示了RBD獨特的免疫原性以及靶向S蛋白隱藏表位的中和抗體。
bioRxiv：獲得靶向RBD的新型納米抗體
研究以新冠病毒的RBD蛋白為靶點，篩選人源化單域納米抗體。這些抗體符合結合動力學，平衡解離常數Kd為0.7-33nM，具有假病毒和活病毒中和活性。通過競爭性配體結合實驗，納米抗體能夠完全或顯著抑制新冠病毒RBD與受體ACE2之間的結合。人源IgG1 Fc與納米抗體融合，能夠使其中和活性提高數十倍。研究結果揭示了以新冠病毒RBD為靶點的新型納米抗體，為抗體藥的開發奠定了基礎。
文中寫到“Recombinant proteins were purchased from Sino Biological (Beijing, China) for SARS-CoV-2 RBD (40592-V05H, 40592-V08B), SARS-CoV-2 spike (40589-V08B1), SARS-CoV spike (40150-V08B1), ACE2 (10108-H08H).”對于這些購自義翹神州的新冠病毒試劑，科研人員用于不同的實驗研究。
首先對新冠病毒RBD蛋白進行處理，在高度多樣化的人源納米抗體合成文庫中進行靶向RBD抗體的篩選，獲得陽性克隆經過測序后進行蛋白表達，用于后續的實驗研究。為了檢測獲得的納米抗體的結合親和力和競爭結合活性，將SARS-CoV-2 spike蛋白或SARS-CoV spike蛋白或ACE2蛋白分別固定在相應的芯片上，對其穩定結合模型或結合動力學進行分析。
bioRxiv：介紹一種制備新冠病毒納米抗體的方法
研究人員選擇3種靶蛋白進行實驗，分別是實驗室合成的新冠病毒RBD（Pro330-Gly526殘基與Venus YFP融合而成，RBD-vYFP）、購自義翹神州的RBD蛋白（Arg519-Phe541融合小鼠IgG1 Fc，RBD-Fc，貨號：40592-V05H）以及Spike全長胞外域蛋白（殘基Val16-Pro1213，ECD，貨號：40589-V08B1）。首先將3種蛋白進行生物素化處理，分裝成濃度為5μM的小等份。選擇RBD-vYFP和RBD-Fc作為結合劑進行納米抗體的篩選，選擇RBD-vYFP和ECD蛋白構建ELISA檢測體系。后續的親和力測定、ACE2競爭分析和假病毒中和檢測等實驗還在進行中。
研究人員僅用12個工作日就快速的從組合文庫中篩選出完整的抗體，利用核糖體和噬菌體展示技術，鑒定了63個特異性的抗RBD的納米抗體，也具有與新冠病毒S全長蛋白結合的特性。通過ELISA檢測，納米抗體能夠與RBD-vYFP和ECD蛋白結合，不與對照蛋白MBP結合，說明納米抗體具有高特異性。研究人員認為這些納米抗體可以開發成一種吸入性藥物，成為方便預防或治療COVID-19的藥物。
義翹神州于1月22日全球首發新冠病毒重要靶點受體結合域蛋白S-RBD，目前已陸續上線一系列新冠病毒相關研究試劑，包括重組蛋白、抗體、ELISA檢測試劑盒、蛋白芯片、基因等，全面覆蓋新冠病毒重要靶點抗原分子Spike（S1、S2、RBD、S全長胞外域）及其他（Nucleocapsid、 Plpro、3CLpro、Envelope、Membrane）。相關產品已經助力多篇新冠病毒研究文章，比如靶點蛋白結構、中和抗體篩選、免疫效價評估等研究領域。
參考文獻：
Daniel Wrapp, et al. Structural Basis for Potent Neutralization of Betacoronaviruses by Single-Domain Camelid Antibodies. Cell.
Yanling Wu, et al. Identification of Human Single-Domain Antibodies against SARS-CoV-2. Cell Host & Microbe.
Xiaojing Chi, et al. Humanized Single Domain Antibodies Neutralize SARS-CoV-2 by Targeting Spike Receptor Binding Domain. bioRxiv.
Justin D. Walter, et al. Synthetic nanobodies targeting the SARS-CoV-2 receptor binding domain. bioRxiv.