新型冠状病毒中和抗体研究进展

乔春霞，王 晶，罗龙龙，冯健男

（军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所，北京 100850）

2019年12月暴发的新型冠状病毒（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARSCoV-2）疫情目前正在全球大流行。2020年1月，该病毒被成功分离并测序［1-2］。2020年2月11日，国际病毒分类委员会将该病毒分类名定为SARSCoV-2。世界卫生组织将由该病毒导致的疾病正式命名为新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）。由于该病毒潜伏期长，易突变且感染性强，加之缺乏医疗物资和规范的防护措施，一些国家和地区的感染病例和死亡人数仍居高位。目前开发的针对COVID-19的防治药物主要包括疫苗、抗体和小分子药物（蛋白酶抑制剂、病毒核苷类似物和病毒宿主融合抑制剂）等。其中，抗体具有安全性高、特异性强、疗效显著且不良反应低等优点，被认为是治疗COVID-19最具潜力的药物之一。本文综述SARS-CoV-2中和抗体的研究进展，为SARS-CoV-2疫情防控提供参考。

1 SARS-CoV-2结构、致病机制和表位

1.1 SARS-CoV-2结构

SARS-CoV-2是一种单链RNA正链包膜β冠状病毒，同家族成员还包括SARS-CoV和中东呼吸综合征冠状病毒（Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV）。SARS-CoV-2与SARSCoV基因组序列的同源性约79.6%［1］。

SARS-CoV-2基因组编码约16种非结构蛋白、4种结构蛋白和5～8种辅助蛋白。非结构蛋白包括3胰凝乳蛋白酶样蛋白酶（3-chymotrypsin-like protease）、木瓜蛋白酶样蛋白酶（papain-like protease）、解旋酶（helicase）和RNA依赖性RNA聚合酶（RNA-dependent RNA polymerase）；结构蛋白包括突起蛋白（spike protein，S蛋白）、包膜蛋白（envelopeprotein，E蛋白）、膜蛋白（membraneprotein，M蛋白）和核衣壳蛋白（nucleocapsid，N蛋白），少数病毒还编码血凝素酯酶（haemaglutinin-esterase，HE蛋白）。其中E蛋白和M蛋白与病毒装配有关，S蛋白以三聚体形成突起，伸出包膜表面，使整个病毒外形如王冠状。S蛋白在病毒的附着、融合、入胞和传播中起着至关重要的作用，成为抗SARS-CoV-2药物研发的重要靶点。

1.2 致病机制

SARS-CoV-2疫情暴发之初，科学家通过计算机预测得出SARS-CoV-2与SARS-CoV结合相同的受体分子血管紧张素转换酶2（angiotensin-converting enzyme 2，ACE2）。随后，Wrapp等［3］测定结果表明，ACE2与SARS-CoV-2 S蛋白结合的亲和力比其与SARS-CoV更强（约为后者的10～20倍），这也是SARS-CoV-2人际传播能力较SARS-CoV强的重要分子基础。SARS-CoV-2主要导致肺炎和呼吸道感染，发热和咳嗽是主要的临床症状，其他还包括呼吸急促、肌痛（肌肉酸痛）/疲劳、精神错乱、头痛和喉咙痛，甚至急性呼吸窘迫综合征，导致肺或多器官功能衰竭［4］。对于患有糖尿病、高血压或心血管疾病的老年患者来说，感染SARS-CoV-2可导致致命的呼吸道疾病。SARSCoV-2具有较强的人际传播能力，致病性强，且其发病机制未被完全阐明，给疫情的防控带来了巨大的挑战。因此，亟需开发有效的防治药物。在研药物中，与疫苗相比，抗体药物具有安全性高、可感染后给药等优势，成为抗SARS-CoV-2特效药物的研发热点。

SARS-CoV-2的S蛋白含1273个氨基酸，与SARS-CoV的S蛋白氨基酸序列同源性为76.5%［5-6］。在SARS-CoV-2的S蛋白的S1/S2交界处存在弗林蛋白酶（furin）裂解位点，这一位点的缺失可能会影响病毒感染细胞。在感染过程中，S蛋白被宿主蛋白酶切割成N端的S1亚基（受体结合区）和C端的S2亚基（细胞膜融合区），促进病毒入侵。S1亚基又分为N端结构域（N terminal domain，NTD）和受体结合域（receptor-binding domain，RBD）。此外，SARS-CoV-2还结合宿主细胞上CD147和TMPRSS2等多个受体。SARSCoV-2通过其S1亚基RBD区与宿主细胞上ACE2结合，触发S2亚基的构象变化，S2亚基中融合环的暴露诱导SARS-CoV-2包膜与宿主细胞膜融合并进入靶细胞［7-10］。

3项独立研究结果均显示，ACE2与SARSCoV-2 RBD结合的平衡解离常数（equilibrium dissociation constant，KD）分别为15.2，4.7 和1.2 nmol·L-1，均高于 SARS-CoV（KD分别为 31.0，15.2和5.0 nmol·L-1）［11-13］。晶体结构显示，该 2 种病毒RBD结构高度相似，ACE2与SARS-CoV-2结合的亲和力（KD约为15 nmol·L-1）比 SARS-CoV 高10～20倍［14］。SARS-CoV-2 RBD与ACE2结合的自由能明显低于SARS-CoV，这可能是SARSCoV-2比SARS-CoV更具感染性的分子基础［15］。

对SARS-CoV-2的S蛋白三聚体的结构研究进一步阐明了其RBD识别人ACE2的分子机制。S蛋白存在闭合构型和开放构型2种构象。闭合构型时，3个RBD位于同一界面；开放构型中，RBD之一向上旋转并暴露与ACE2结合的位点。SARSCoV-2 RBD与ACE2接触面积大于SARS-CoV，且SARS-CoV-2 RBD与ACE2存在更多的分子间氢键相互作用，涉及RBD的Q493和G496以及ACE2的K31，E35和 K353位点。同时，SARS-CoV-2 RBD的F486插入ACE2的疏水口袋中，使得复合物结构比SARS-CoV 更紧凑［16］；ACE2中的 N90与 RBD 的R408形成分子间氢键，且与SARS-CoV相比，SARS-CoV-2含有四残基基序（G-V-E-G482-485），使其结构更加紧凑，并与ACE2的N端螺旋形成更好的接触［17］。用X射线晶体学方法确定SARS-CoV-2 RBD-ACE2复合物（2.45 Å分辨率，1Å=0.1 nm）的结构显示，RBD含有4对二硫键，其中3对位于核心（Cys336-Cys361，Cys379-Cys432和Cys391-Cys525），辅助稳定β片层结构；1对（Cys480-Cys488）连接RBD远端的环。SARS-CoV-2 RBD的17个残基与ACE2的20个残基作用，而SARS-CoV RBD有16个残基与ACE2的20个残基结合。2种RBD结合的ACE2残基中有17个相同，且多数位于N端螺旋区；2个RBD之间则有8个残基相同［11］。

1.3 S蛋白的免疫表位

抗体发挥中和效应的强度与其所识别的功能表位密切相关。SARS-CoV-2的表位信息研究为靶向抗体等药物的设计提供了有益参考［18］。利用新型预测工具Q-UEL［19］、反向疫苗学、免疫信息学和分子生物学等手段，可预测病毒结构蛋白上T和B细胞表位信息，并验证确定保守的功能表位［20］。SARS-CoV-2的S蛋白含有25个B细胞表位（Ser438-Gln506，Thr553-Glu583，Gly404-Aps427，Thr345-Ala352和 Lys529-Lys535）和 40个 T细胞表位（9个CD4+表位11个CD8+表位，其中RBD区7个CD4+表位和9个CD8+表位，尾部2个CD4+表位和2个CD8+表位），SARS-CoV-2 S蛋白结合CD4+T细胞的表位与SARS-CoV S 蛋白对应［21］。Mukherjee等［22］从SARS-CoV-2的5个免疫原区鉴定出7个表位，与宿主细胞主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）等位基因具有高度亲和力，且能够覆盖世界人口，覆盖率＞87%，可作为设计SARS-CoV-2疫苗的候选抗原。同时，Abdelmageed等［23］也预测了SARS-CoV-2的E蛋白中10个与MHCⅠ类或Ⅱ类分子结合的T细胞表位，覆盖率分别为88.5%和99.99%。Khurana团队分析了SARS-CoV-2 S蛋白不同结构域的免疫原性，证实RBD诱导中和抗体的免疫原性最好，而S2区诱导中和抗体的能力较弱［24］。除RBD外，SARS-CoV-2 S1区C端548～632位氨基酸也可良好诱导中和抗体，为疫苗设计及中和抗体研发提供了有益信息。同时，SARS-CoV-2 S蛋白的2个表位被COVID-19患者血清特异性识别，其中S21覆盖了部分融合肽，在冠状病毒家族中高度保守；S14位于RBD附近，进一步截短的S14P5和S21P2肽分别与患者血清作用，血清阳性率显著增高，提示COVID-19患者体内产生针对这2个表位的抗体概率较高，且针对这2个表位的血清抗体水平与血清中和SARS-CoV-2的能力显著相关，表明S14P5和S21P2是抗体中和表位［25］。尽管SARS-CoV-2 S蛋白与SARS-CoV S蛋白具有很高的同源性，但新表位约占85%，推测SARS-CoV-2的抗原性发生了显著变化。这可能是大多数针对SARS-CoV的抗体对SARS-CoV-2均无效的原因，这为SARS-CoV-2疫苗的研发提供了有益参考［26］。

2 SARS-CoV-2中和抗体

抗SARS-CoV-2抗体可以直接与SARS-CoV-2 S蛋白结合，阻断SARS-CoV-2与宿主细胞ACE2结合，抑制SARS-CoV-2感染细胞，发挥中和效应。疫情之初，有研究者认为托西珠单抗〔tocilizumab，抗人白细胞介素6（interleukin-6，IL-6）受体单抗〕可能会抑制SARS-CoV-2感染者疾病的发展［27］；抗CD147人源化抗体美珀珠单抗（meplazumab）能与S蛋白竞争结合CD147，可显著抑制SARSCoV-2入侵细胞［28-29］；舒泰神公司的抗C5a抗体BDB-001可抑制炎症反应（于2020年4月进入临床试验）。同时，与治疗SARS类似，使用COVID-19完全康复患者恢复期血浆可有效抵抗SARS-CoV-2［30］。为确诊COVID-19患者输注高滴度COVID-19康复者血浆，患者血清中和抗体滴度迅速增加，临床症状改善［31-32］。目前，COVID-19患者恢复期血浆已成为临床治疗COVID-19的紧急使用药品之一，也为SARS-CoV-2基因工程抗体的研发提供了支持。不过，康复者血浆中抗体效价并不稳定，阻碍了血浆疗法的大规模应用，客观上也对单抗的研发提出了迫切需求。

2.1 抗SARS-CoV抗体用于COVlD-19治疗的尝试

疫情初期，由于时间所限，研究者从SARS-CoV患者中和抗体入手，希望找到能够同时识别并中和SARS-CoV和SARS-CoV-2的抗体［33］。然而，已知的几种抗SARS-CoV单抗如S230，80R和m396等均不能结合SARS-CoV-2［11，14］。其中，单抗 S230 对SARS-CoV的中和机制为模仿受体结合和促进S蛋白融合构象的改变，80R和m396可阻断RBD与ACE2的相互作用从而中和SARS-CoV［34］。晶体结构显示，抗体中和机制是直接阻断受体结合。然而，SARS-CoV的RBD能被m396识别的21个表位残基中有7个在SARS-CoV-2中不保守，80R识别的25个表位中16个不保守，这可能是该类抗体缺乏明显的交叉保护性的结构基础［16］。

抗SARS-CoV单抗CR3022也能与SARSCoV-2的RBD高亲和力结合，但在高达400 mg·L-1的浓度下仍不能中和SARS-CoV-2。3.1 Å分辨率的晶体结构显示，CR3022靶向SARS-CoV RBD上1个高度保守的表位，远离受体结合位点，使得该抗体可以交叉结合SARS-CoV-2［12］。同时，只有当SARS-CoV-2三聚体S蛋白上至少有2个RBD打开处于“向上”构象并轻微旋转时，CR3022才能与SARS-CoV-2三聚体S蛋白结合［35］。该抗体识别SARS-CoV-2的28个表位残基中，24个与SARS-CoV相同，但该抗体与SARS-CoV-2的亲和力比SARSCoV低2个数量级（部分原因可能是SARS-CoV的N370糖基化形成了复合聚糖，增加了抗体接触面积）［12，35-36］。即使该抗体识别的表位在这 2 种病毒中均保守，静电表位计算结果也显示，SARS-CoV-2的RBD蛋白与ACE2结合的亲和力远高于SARSCoV。因此，针对SARS-CoV的能够与ACE2竞争的抗体可能很难完全阻断SARS-CoV-2的RBD与ACE2的相互作用［16，37］。

即使如此，部分抗SARS-CoV抗体也能显示良好的中和SARS-CoV-2的效应。人源抗SARS-CoV单抗S309能够与SARS-CoV2 S蛋白的RBD结合，可中和SARS-CoV-2和SARS-CoV假病毒及SARS-CoV-2真病毒。冷冻电子显微镜结果显示，S309识别了SARS-CoV病毒的1个包含聚糖的非受体结合表位，且该表位在病毒亚属中是保守的。S309对SARS-CoV和SARS-CoV-2假病毒的中和效应相近，S309 79 μg·L-1即可有效中和 SARSCoV-2 真病毒（2019n-CoV/USA_WA1/2020）［38］。在抗埃博拉病毒单抗研发过程中，从康复患者记忆B细胞库中获得的mAb114单抗可以显著中和埃博拉病毒［39-40］。类似的，Wec等［41］从恢复期SARS患者记忆B细胞库中鉴定出9个中和抗体，其中8个识别RBD，1个识别NTD。假病毒研究结果显示，4个抗体识别的RBD表位与人ACE2（human ACE2，hACE2）和CR3022识别的RBD表位重叠，其他4个识别的RBD表位与hACE2表位重叠。体外中和实验表明，这些抗体对SARS-CoV的半数抑制浓度（IC50）为 0.05～1.40 mg·L-1，而对 SARSCoV-2的IC50为0.004～0.060 mg·L-1。真病毒体系结果与此类似。其中，SARS-CoV单抗ADI-55689可能与hACE2竞争，似乎结合在hACE2结合位点的边缘，靠近SARS-CoV RBD结构更保守的核心结构域。SARS-CoV单抗ADI-56046能够竞争hACE2，与SARS-CoV RBD的柔性远端结合。Tai等［42］鉴定了6种与SARS-CoV-2 RBD存在交叉反应的抗SARS-CoV抗体，其中18F3和7B11可中和SARS-CoV-2假病毒，10 mg·L-1时中和率均可达到80%。18F3识别SARS-CoV和SARS-CoV-2 RBD上保守的中和表位（D392和V394），与ACE2结合位点不重叠。而7B11识别SARS-CoV-2 RBD上不完全保守的表位（I428，A430和K439），接近ACE2结合位点，因此可以阻断SARS-CoV-2 RBD与ACE2的结合。

然而更多情况下，从SARS-CoV感染的康复者血浆获得的抗体能够保护SARS-CoV-2感染的概率较小。如SARS-CoV感染康复者的7份血浆样本中有5份可中和SARS-CoV，效价在1∶40～1∶320，但无1份可交叉中和SARS-CoV-2。同样，15例SARS-CoV-2感染患者血浆只有1例可以交叉中和SARS-CoV，且效价很低（1∶10）［43］。提示SARSCoV与SARS-CoV-2的抗原表位并不完全相同，引起的免疫反应也具有明显差异。

2.2 抗SARS-CoV-2抗体研究

随着对SARS-CoV-2研究的深入，单细胞测序和转基因小鼠等技术被合理地用于筛选SARSCoV-2中和抗体［44］，特别是单细胞测序技术在抗SARS-CoV-2抗体研发中发挥了重要作用，陆续筛选得到众多功能优良的候选抗体。鉴于S蛋白的核心地位，目前开发的抗SARS-CoV-2抗体基本以SARS-CoV-2的S蛋白为靶点，且识别表位多位于RBD区，少数位于S2亚基或S1/S2蛋白水解位点。抗体来源包括康复者外周血、转基因小鼠和噬菌体抗体库等。抗体种类主要包括多抗（血浆来源，如美国Sab Biotherapeutics开发的SAB-185，是利用转基因牛研发的多抗）、单抗、抗体融合蛋白和单域抗体等，均取得了明显进展（表1）。其中进展较快的品种为GSK公司的S309单抗及礼来公司的双抗体鸡尾酒疗法，均已获得了FDA的紧急使用授权［45-53］。

表1 用于治疗新型冠状病毒肺炎（COVlD-19）的部分中和抗体和类抗体融合蛋白（截至2021年6月20日）

2.2.1 单抗

ELISA结果显示(图3C)：APPsw质粒对照组细胞外液Aβ1-42的表达水平较NC组明显升高(P<0.05)，尼可地尔处理组明显降低细胞外液Aβ1-42的分泌水平，差异有统计学意义(P<0.05)，尼可地尔+格列本脲处理组与质粒对照组相比，差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2.1.1 国外研究进展

荷兰乌得勒支大学的Wang等［54］用SARS-CoV-2 S蛋白免疫转基因H2L2小鼠，获得51株抗SARSCoV-2 S蛋白杂交瘤，其中47D11表现出对SARSCoV和SARS-CoV-2假病毒感染的交叉中和活性，IC50值均为 0.061 mg·L-1；在 SARS-CoV-2 真病毒感染细胞模型中，其IC50值分别为0.19和0.57 mg·L-1。47D11靶向RBD，与SARS-CoV和SARS-CoV-2结合的亲和力接近（KD分别为16.1和9.6 nmol·L-1），EC50值分别为0.02和0.03 mg·L-1。47D11不能竞争ACE2受体与SARS-CoV-2 S蛋白的结合，但可抑制SARS-CoV-2形成融合必须的合胞体。47D11识别1个保守的表位，这是其具有交叉中和SARS-CoV和SARS-CoV-2的分子基础。2020年12月，美国艾伯维公司（AbbVie）宣布将继续推动HBM9022（初名ABBV-47D11）的临床开发。

多个团队宣布利用单细胞测序技术获得了能够良好抑制SARS-CoV-2的中和抗体。Rogers等［55］鉴定了3160个抗原结合阳性的B细胞，克隆和表达了2045个抗体。其中与RBD结合的抗体较少，但大部分能中和SARS-CoV-2假病毒。其中单抗CC12.19似乎与针对2个不同表位的抗体（RBDB和S-A）竞争，表明该单抗识别表位可能较宽，跨越了RBD-B和S-A表位。最有效的中和抗体是识别RBD-A表位的抗体，包括CC6.29和CC6.30，中和SARS-CoV-2的IC50为2.0和1.0 μg·L-1，提示表位RBD-A是诱导中和抗体的首选靶点，且单抗亲和力增加中和能力相应提高。仓鼠体内保护实验数据表明，仓鼠iv给予较高剂量RBD-A中和抗体（每只 125，500 或 2000 μg），其 SARS-CoV-2 载量较低；而iv给予S-B表位抗体，3个浓度均无保护作用。Gils团队鉴定了84个高亲和力单抗，7个中和效应良好（IC50为0.1～1.0 mg·L-1），靶向RBD的抗体COVA1-18和COVA2-15的中和效应最佳（IC50分别为0.007和0.009 mg·L-1），它们可与ACE2竞争结合抗原。有趣的是，与抗RBD抗体相比，不识别RBD的抗体均具有更长的重链CDR3区［56］。同时，Sun等［57］用SARS-CoV和SARS-CoV-2 RBD分别免疫小鼠，检测免疫小鼠血清与RBD的结合，并检测了多株杂交瘤抗体对假病毒的中和效应，从中筛选出抗SARS-CoV-2人源抗体HA001。实验结果显示，HA001能够中和SARS-CoV-2，但未能识别SARS-CoV。同时，HA001识别表位包括A475，V483，F486和 S494，其中 A475和 F486更是RBD结合 HA001或hACE2的关键点。HA001通过竞争RBD与受体结合的关键残基以中和SARS-CoV-2。Hansen等［44］经单细胞分选、基因扩增从SARS-CoV-2免疫人源化小鼠和COVID-19患者康复期外周血中获得了200多个中和单抗。其中9种最有效的单抗中和效价为 7～99 μmol·L-1，均结合 SARS-CoV-2的RBD区，阻断RBD与ACE2的相互作用。这些抗体与单体SARS-COV-2的RBD（KD为0.56～45.20 nmol·L-1）或二聚体 SARS-COV-2 的 RBD（KD为5.7～42.8 pmol·L-1）均能特异性结合。假病毒实验结果显示，其中多个抗体中和活性良好，比重组ACE2高1000倍。中和活性最好的4种单抗中和活性接近，彼此间无协同中和效应。他们还从这4个抗体选择了REGN10987和REGN10933组成鸡尾酒抗体，以获得最佳的抗病毒效应，同时将病毒逃逸的概率降低。REGN10933 Fab区从顶部方向与RBD结合，靶向RBD上与ACE2作用界面的棘状环区域，与ACE2的结合位点广泛重叠。而REGN10987的结合表位远离REGN10933的结合表位，与ACE2结合位点几乎无重叠。单粒子冷冻电镜结果显示，抗体REGN10987和REGN10933可同时结合SARS-CoV-2 RBD的不同区域。

基于以上工作，美国Regeneron公司推动鸡尾酒抗体REGN-COV2（含有REGN10987和REGN10933）进入临床试验。结果显示，REGNCOV2能够明显降低COVID-19患者的病毒载量，安全性高［58］。此外，Seydoux等［59］从COVID-19患者血清中分离并制备了45株S蛋白特异性单抗，其中3株CV5，CV30和CV4可结合RBD。CV30功能最佳，可结合RBD并阻止RBD与ACE2结合。抗体CV1不识别RBD，但可中和SARS-CoV-2。CV5和CV43与CR3022类似，识别表位远离ACE2结合位点。ACE2和CV30以相近的亲和力（KD分别为4.4和3.6 nmol·L-1）结合 RBD，然而动力学参数有明显不同，ACE2与RBD的结合率和解离率均高于CV30。AZD7442（含COV2-2196和COV2-2130单抗）是从SARS-CoV-2感染患者恢复期外周血中筛到的2株长效单抗组合。母本抗体由美国范德比尔特大学医学中心发现，并于2020年6月授权给美国阿斯利康。美国阿斯利康采用其专有的半衰期延长技术进行了优化，延长了半衰期，使得单次给药疗效可维持6～12个月。AZD7442获得了美国政府的研发资助。在未接种疫苗的密接者中开展的研究结果显示，与安慰剂对照组相比，AZD7442使出现COVID-19症状的风险降低了33%，但并未达到有效预防SARSCoV-2密接者感染的主要目标。即使如此，该抗体有助于预防尚未感染的个体在接触SARS-CoV-2后出现临床症状［48］。

韩国Celltrion集团也研发了可以识别SARSCoV-2 RBD的瑞丹维单抗（CT-P59）［60］，该抗体能够显著中和包括Alpha UK变体（B.1.17）在内的SARS-CoV-2野生型和突变型病毒。在体内模型中，CT-P59可有效降低雪貂、仓鼠和恒河猴SARSCoV-2载量，改善肺部炎症。Ⅰ期和Ⅱ期临床试验结果显示，CT-P59对轻中度COVID-19患者具有良好的安全性和耐受性，抗病毒效应显著［46］。2021年6月公布的全球Ⅲ期临床试验结果显示，CT-P59 40 mg·kg-1在轻度至中度COVID-19患者中达到所有主要和关键次要终点（1315例）。与安慰剂相比，CT-P59将进展为重症COVID-19的患者第28天的住院或死亡风险显著降低72%，达到主要有效性终点〔3.1%vs11.1%〕。同时，CT-P59显著降低全部患者的住院或死亡风险，降幅70%，达到第一个关键次要终点〔2.4%〕。美国Vir公司研发的2株单抗VIR-7831和VIR-7832对SARS-CoV-2 S蛋白具有高度亲和力，既能阻断SARS-CoV-2进入健康细胞，又能清除被感染的细胞，且英国、南非、巴西和美国加州的变种病毒突变位点均与VIR-7831识别的高度保守的表位无重叠，因此VIR-7831对变种病毒也具有潜在的中和活性。美国GSK公司联合美国Vir公司推动VIR-7831的临床研究，一项名为COMET-ICE（COVID-19 Monoclonal Antibody Efficacy Trial-Intent to Care Early）的Ⅲ期临床有效性和安全性中期分析结果显示，VIR-7831单药治疗具有高住院风险的成人COVID-19患者，能够使患者住院或死亡风险减少85%（P=0.002），达到主要终点。随即美国GSK公司和美国Vir公司向美国FDA递交了VIR-7831的紧急使用授权（EUA）申请并获得批准，用于治疗轻中度COVID-19患者［47］。

利用传统的抗体库技术，美国Sorrento公司从大容量抗体库中筛到了12株中和抗体。2020年5月16日，该公司就宣布其中的1株抗体STI-1499能100%抑制SARS-CoV-2感染，4 d内可清除病毒。随即STI-1499获得美国FDA批准，在住院的COVID-19患者中进行Ⅰ期临床试验。随后，该公司与美国Mount Sinai Health System合作开发了COVI-SHIELD，含有包括STI-1499在内的3株抗体。这3株抗体能共同识别SARS-CoV-2 S蛋白的3个不同区域，发挥中和活性。2020年10月30日，美国Sorrento Therapeutics公司向学术论文在线快速发布平台bioRxiv上传了一项研究结果，证实STI-2020单抗在仓鼠体内经鼻内或静脉给药的阳性结果［60］。STI-2020与多种抗药性SARS-CoV-2突变株均表现出相似的高亲和力。2020年12月，美国Sorrento公司宣布，美国FDA已接受STI-2020（COVI-AMG）的研究性新药申请（investigational new drug），将评估健康志愿者和症状较轻的门诊COVID-19患者单次注射STI-2020的安全性、药动学和疗效。

2.2.1.2 国内研究进展

2020年6月，君实生物和中国科学院微生物研究所联合宣布，JS016已经在复旦大学附属华山医院完成Ⅰ期临床试验的首例健康志愿者给药。这是中国第一个进入临床试验的SARS-CoV-2中和抗体。JS016也是利用单细胞测序技术从COVID-19康复者外周血分离得到的抗体，是继美国Lilly公司和美国AbCellera公司联合开发的中和抗体巴尼韦单抗（bamlanivimab）（又名LY-CoV555），进入Ⅰ期临床试验后在全球第2个进入临床试验的SARS-CoV-2中和抗体。值得一提的是，LY-CoV555抗体也是从COVID-19康复者外周血中分离的，已经完成了Ⅲ期临床试验，但是由于无证据证实LY-CoV555能够改善COVID-19患者的临床症状，该研究一度暂停。但美国Lilly公司并未放弃这一抗体，他们联合君实生物，推出了埃特司韦单抗（etesevimab）（JS016或LY-CoV016）及巴尼韦单抗联用的双抗体疗法［50］，于2021年2月已获得美国FDA紧急使用授权用于COVID-19的治疗。

2.2.2 抗体融合蛋白和小分子抗体

2.2.2.1 抗体融合蛋白

ACE2是肾素-血管紧张素（angiotensin，Ang）系统的重要组成部分。在该系统中，肾素-Ang原首先被肾素转化为AngⅠ，然后在ACE2的作用下将AngⅠ转化为AngⅡ。ACE2下调AngⅠ和AngⅡ的水平，后者可与AngⅡ的Ⅰ型受体结合并引起某些类型的肺损伤，主要是肺动脉高压、肺纤维化和急性肺损伤［15］。将hACE2胞外区与人IgG1的Fc区域融合获得的重组蛋白在体外可中和SARS-CoV假病毒或SARS-CoV-2假病毒，小鼠体内实验也表明其具有良好的中和活性。可溶性hACE2还能减少SARS-CoV-2载量，并在感染早期抑制血管和人肾器官中的SARS-CoV-2感染，提示外源性ACE2可以阻断SARS-CoV-2的早期入侵［61］。临床在研药物GSK2586881即ACE2-Fc融合蛋白，体外可通过结合SARS-CoV的S蛋白竞争性阻断该病毒与真核细胞的结合，有效中和SARS-CoV，IC50为 2 nmol·L-1。ACE2-Fc 也可以阻断 SARSCoV-2与ACE2的结合，阻止SARS-CoV-2感染细胞，同时ACE2-Fc还保留了自身独特的酶催化功能，舒张血管、降低血压的同时保护肺组织，无形中增加了对COVID-19患者产生积极治疗作用的可能性［62］。SI-F019是中国SystImmune公司在疫情暴发初期启动研发的双价hACE2-Fc融合蛋白，可以作为诱饵蛋白竞争结合病毒，具有广义强中和活性，且可改善COVID-19患者的肺部呼吸窘迫症状。2020年9月，该公司宣布该品种正处于研究性新药申请阶段，即将申报临床，并预期在当年底在中国和美国开展临床试验。美国Sorrento公司也研发了一个ACE2融合蛋白STI-4398/COVIDTRAP，在低浓度下能够完全抑制SARS-CoV-2感染非洲绿猴肾上皮细胞（VERO/E6）。早在2020年6月，该公司就宣布STI-4398获得了美国FDA的临床试验指导，用于COVID-19患者治疗和预防性使用。

2.2.2.2 小分子抗体

单域抗体仅包含重链可变区（variable region of heavy chain，VH），分子质量约为15 ku，制备相对容易，价格经济，稳定性高，组织穿透性强，是近年来抗体分子研究的热点。单域抗体可以用于高效检测，而且具有作为中和抗体进行疾病防治的潜力。Sun等［63］基于人单抗重链可变区骨架IGHV3-30开发了单域抗体，37℃下稳定，且聚集＜1%。VH ab6和m397只结合SARS-CoV-2 S蛋白，与ACE2竞争结合RBD。为延长体内半衰期和潜在的中和活性，ab6和m397与人Fc融合表达，对SARS-CoV-2真病毒显示了很强的抑制活性，IC50值分别为 0.35 和 1.5 mg·L-1；同时，SARS-CoV S蛋白S2亚基的1个片段（1029～1192位氨基酸）在SARS-CoV-2中高度保守，而在MERS-CoV和引起人类常见感冒的冠状病毒中不存在。Zheng等［64］筛选到4株针对这种片段的小鼠单抗，可识别细胞表面表达的SARS-CoV-2 S蛋白，其中最好的是mab1a9（表位位于1111～1130位氨基酸），具有结合和交叉中和人SARS-CoV、果子狸SARS-CoV和bat-SL-CoV假病毒的潜能。进一步的配伍实验结果显示，mab1a9与CR3022（识别SARS-CoV S1亚基的单抗）配对，可检测出低至15.6 μg·L-1的SARS-CoV-2 S蛋白，提示这2株抗体可用于开发SARS-CoV-2检测试剂盒。

英国Ossianix公司拥有VNAR抗体库，正在开发抗SARS-CoV-2纳米抗体。相比而言，瑞士Molecular Partners研发的基于骨架蛋白DARPin的三价蛋白MP0423和MP0420进展似乎更快。MP0423能够同时识别S蛋白的RBD、S1 N端和S2，发挥明显的病毒抑制功能。DARPin类蛋白分子小，组织渗透性强，可同时作用于6个不同的靶点，免疫原性低，生产简单。瑞士Novatis公司于2020年10月参与了这2个品种的应用开发，Molecular Partners公司负责2个候选产品的Ⅰ期临床试验和MP0423的所有非临床工作。Novatis则承诺负责Ⅱ和Ⅲ期临床试验。在MP0420的Ⅰ期临床试验中，23名健康志愿者均表现出良好的耐受性。2021年5月，Novatis宣布启动新型DARPin蛋白疗法ensovibep（MP0420）全球多中心Ⅱ/Ⅲ期临床研究EMPATHY，在处于感染早期的COVID-19患者中开展疗效评估，计划入组2100例患者，初步结果预计在2021年8月获得。EMPATHY的结果如显示抗体的良好疗效，将为Novatis通过美国FDA的紧急使用授权铺平道路。与此同时，Molecular Partners继续推动MP0423的非临床研究。

3 结语

目前SARS-CoV-2正处于全球大流行阶段，全球有数十个疫苗产品陆续被批准用于人体预防免疫，抗体药物中也出现了被授权紧急使用的品种。然而，随着疫苗接种的大规模开展，其不良反应也日益凸显，包括高热、头痛、肌痛、局部红肿和疲倦等，甚至对心脑血管和生殖系统产生严重影响。另外，疫苗接种后产生抗体的比例因人而异（50%～90%），抗体滴度和中和强度均不稳定；且从理论上推测，个别接种者甚至可能出现感染SARS-CoV-2后病情反而加重的现象，类似单抗的抗体依赖性增强（antibody dependent enhancement，ADE）效应。因此，可同时发挥防治功能的中和抗体药物的开发显得尤为重要。在抗体研发过程中，要充分考虑避免表位逃逸、规避ADE效应、降低不良反应、提高抗体功能等原则，适当采用制备抗体鸡尾酒乃至重组多克隆抗体等策略［65］。此外，改造抗体恒定区以提高体内药效、药代特性也值得探索。相信对SARS-CoV-2中和抗体的研究将有助于SARSCoV-2感染的防控，为COVID-19治疗提供决定性的技术和产品支持。