抗呼吸道病毒单克隆抗体药物的研发进展及应用

周建花，乐鑫 综述，潘勇兵 审校

武汉生物制品研究所有限责任公司抗体研究室，湖北 武汉 430207

近年来，呼吸道传染病在全球范围内频繁暴发，严重危害人类健康，其中，因病毒感染导致的呼吸道传染病占很大比例。引起人急性呼吸道感染的病毒主要有8 种：呼吸道合胞病毒（respiratory syncytial virus，RSV）、流感病毒（influenza virus，IFV）、冠状病毒（coronavirus，CoV）、鼻病毒（rhinovirus，RV）、副流感病毒（parainfluenza virus，PIV）、腺病毒（adenovirus，AdV）、博卡病毒（boca virus，BoV）和偏肺病毒（metapneu⁃movirus，MPV）［1］。其中最常见的是RSV和IFV，近几年，CoV 引起的呼吸道传染病也备受关注。2002年暴发的SARS 疫情蔓延全球，传染性高，报告病例约8 000 例，总死亡率约为 10%［2］；2009年暴发的甲型H1N1流感，造成至少19个国家或地区的约7万例感染病例，并导致至少 2 500 例死亡［3］；2012年报道的中东呼吸综合征是一种人畜共患疾病，病死率高达35%，在全世界引起广泛关注［4］；2019年12月，因严重急性呼吸综合征冠状病毒2（severe acute respira⁃tory syndrome coronavirus 2，SARS⁃CoV⁃2）引发的新型冠状病毒肺炎（Coronavirus Disease 2019，COVID⁃19）已造成全球大流行。据世界卫生组织（World Health Organization，WHO）的统计数据显示，截至2022年3月16日，已造成4.6 亿确诊病例，并导致至少605 万例死亡［5］。随着 SARS⁃CoV⁃2 各种突变株的不断出现，全球疫情至今仍未见缓和。

接种疫苗仍是预防呼吸道传染病最有效的策略，但疫苗从研发到临床试验以及广泛应用通常需要很长时间，而且疫苗发挥作用的滞后性及研发的不确定性，导致其有时不能提供即时的预防作用。常用抗病毒药物也在呼吸道传染病的治疗中起到重要作用，但也存在一定的耐药性等问题。具有中和活性的单克隆抗体（简称单抗）相较于疫苗和常用抗病毒药物具有更强的特异性，而且可能只需单次给药即可达到预防或治疗的目的。单抗一方面快速靶向病毒或感染细胞，发挥中和作用，阻断病毒感染细胞，另一方面通过Fc 段所介导的免疫效应对病毒感染细胞进行杀伤［6］，如抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（antibody⁃dependent cell⁃mediated cytotoxicity，ADCC）、补体依赖性细胞毒作用（complement⁃depen⁃dent cytotoxicity，CDC）和抗体依赖性细胞吞噬作用（antibody⁃dependent cellular phagocytosis，ADCP）等。因此，将单抗用于病毒性感染疾病的治疗是一个有效的策略。目前，全球有数千种单抗药物处于临床试验阶段，其中有4 种抗呼吸道病毒的单抗已获批上市：预防和治疗小儿RSV 感染的帕利珠单抗（Pali⁃vizumab）和治疗SARS⁃CoV⁃2 感染的3 种单抗或单抗组合。本文主要对RSV、IFV 和CoV 3 种常见的呼吸道病毒单抗的研发进展及应用作一综述，并重点探讨抗SARS⁃CoV⁃2单抗的研究进展。

1 抗RSV单抗

RSV属于副黏病毒科肺病毒属，主要引起小于6月龄的婴儿患细支气管炎和肺炎等下呼吸道感染疾病，也是造成5 岁以下儿童下呼吸道感染甚至死亡的第二大原因［7］。至今尚无相关疫苗批准上市，而单抗是预防和治疗RSV 感染的有效药物。目前，美国MedImmune 公司研发的Palivizumab 已批准用于RSV 预防和治疗，还有多种RSV 单抗药物处于临床研发阶段，见表1。

表1 已批准或处于临床阶段的抗RSV单抗药物的研究进展Tab.1 Research progress of approved or clinically advanced monoclonal antibody drugs against RSV

Palivizumab 是美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于预防RSV 的唯一单抗药物，属于人源化鼠IgG 单抗，靶向F蛋白，可用于高风险儿童的RSV预防。RSV研究小组发现，使用该抗体可将高危婴儿和儿童的RSV感染住院率降低 55%［8］。SINGLETON 等［9］的一项研究发现，早产儿使用Palivizumab 进行预防，首次RSV 感染住院率降低了3 倍。值得注意的是，Palivizumab 在RSV流行季节需每月注射1 剂，成本高昂，限制了其在整个婴幼儿群体中的应用。由Palivizumab 通过亲和力成熟技术获得的Motavizumab，其中和RSV活性较Pali⁃vizumab 更高，但由于严重的过敏性反应及未能显示出明显优于Palivizumab 的疗效，限制了Motavizumab的使用［10］。

MEDI8897 是AstraZeneca 正在开发的一种重组人源化IgG1／κ 单抗，是靶向于F 蛋白特异性单抗D25 的变体，拟开发用于整个婴儿群体的RSV 预防。一项Ⅱb期临床研究结果显示，治疗150 d后，与安慰剂相比，MEDI8897可使因RSV 感染引起的下呼吸道疾病就诊率降低70.1%，住院率降低78.4%［11］。截至目前，MEDI8897 已获国家药品监督管理局（Na⁃tional Medical Products Administration，NMPA）和FDA授予的突破性疗法认定，并被欧洲药品管理局授予优先药物资格。

Regeneron也开发了一款靶向F蛋白的全人源单抗（REGN2222），但其Ⅲ期临床研究因未能达到在婴儿中预防RSV 感染的主要终点［12］，已被终止开发。MK⁃1654 是一种靶向 F 蛋白的人源 IgG1 单抗，在Ⅰ期临床试验中，单次肌肉注射300 mg 具有良好的安全性和耐受性［13］，目前正在进行Ⅲ期临床试验。ALX⁃0171是一种以高亲和力与F蛋白结合的纳米抗体三聚体，为首个通过雾化直接输送到肺部的纳米抗体治疗药物，其物理稳定性使其能够抵抗药物雾化时所需的极端条件；在Ⅱb 期临床试验中，ALX⁃0171 虽可显著降低下呼吸道感染后的病毒载量，但并未改善早期临床症状，导致试验被提前终止［14］。TNM001由泰诺麦博生物技术有限公司研发，是我国首个针对RSV的全人源单抗，目前已获FDA和NMPA批准开展Ⅰ期临床试验。

2 抗IFV单抗

流行性感冒（以下简称流感）是由IFV 引起的急性病毒性呼吸道传染病。根据WHO 数据，季节性流感每年在全球造成300万~500万严重病例和29万~65 万人死亡［15］，其中约75%的死亡病例由甲型IFV引起。自1918年以来，有明确证据的甲型流感大流行出现过 4 次：1918年的 H1N1、1958年的 H2N2、1967年的 H3N2 和 2009年的 H1N1［16］，IFV 通过快速的遗传漂变和重组以逃避免疫监视，仍为一个持续的公共健康威胁。目前对流感的防控策略主要包括疫苗的预防性接种和抗病毒药物的防治，季节性流感疫苗接种是预防IFV 感染和流感并发症的最有效方法。但由于IFV 时常发生抗原变异，疫苗毒株更新滞后且需每年接种，接种后需要一段时间才可发挥效应，而常用的抗病毒药物（如金刚烷胺和金刚乙烷等）存在广泛的耐药性，均导致不能有效预防流感的暴发和流行。近年来，以IFV 血凝素（hemaggluti⁃nin，HA）为靶标的广谱性抗病毒中和抗体药物已取得明显进展，多个已进入临床研究阶段，见表2。它们可作为疫苗的替代策略，为流感的有效预防和治疗提供新思路。

表2 与IFV相关单抗的研究进展Tab.2 Research progress of IFV⁃associated monoclonal antibodies

CT⁃P27 为 2 种单抗（CT⁃P22 和 CT⁃P23）的混合物，体外对多种甲型IFV 株具有中和作用，在小鼠动物模型中具有很好的保护效果［17］。THROSBY 等［18］从人记忆B细胞噬菌体文库中筛选出CR6261，其为针对 HA 茎部的广谱中和抗体；CR6261 对 H1、H2、H5、H6、H8 和 H9 亚型的 IFV 均具有一定的中和活性，对小鼠致死剂量的H1N1和H5N1具有保护作用。EKIERT 等［19］采用同样的方法分离到另一株单抗CR8020，也是针对HA 茎部的广谱中和抗体，对H3、H7 和H10 亚型的病毒均具有中和活性，小鼠实验表明，其对H3N2 和H7N7 感染具有预防和治疗效果。MHAA4549A 为针对HA 上高度保守表位的抗体，已证明能中和所有季节性甲型IFV，并在小鼠和雪貂攻毒试验中证明H5N1 病毒感染后72 h 有很好的治疗效果［20］。MEDI8852 是可中和甲型 IFV 的 18 种亚型的单抗，可有效预防季节性IFV对小鼠的致死性感染；对雪貂的研究也显示，MEDI8852 在预防死亡、降低体温和减少临床症状方面优于常用的抗病毒药物，与常用抗病毒药物联合使用疗效最佳［21］。VIS410靶向HA 上高度保守的表位，体外可中和40 多种不同的毒株，单剂量10 mg／kg的攻毒试验中可保护小鼠免受奥司他韦耐药性的IFV 感染死亡［22］；对雪貂的研究也表明，其可防止HIN1流感的气溶胶传播［23］。

同时，针对其他位点的单抗也取得了一定进展。如TCN⁃032 是靶向保守表位基质蛋白2 胞外域（matrix protein 2，M2）的抗体，攻毒试验中可保护小鼠免受 H5N1 和 H1N1 IFV 感染死亡［24］。FG1⁃101⁃1A6 为全人源IgG1 抗体，并不直接针对IFV，而是针对病毒感染细胞表面的TSG101 蛋白，其Ⅰ期临床试验显示，在所有剂量水平下耐受良好。

以上8 种单抗均为广谱单抗，此外还有很多正在开发的其他抗体［25⁃26］。由于单抗成本高，用其进行广泛的被动免疫预防可能不切实际，但对于流感的治疗仍具有较大潜力。

3 抗CoV单抗

CoV 在自然界中广泛存在，是导致呼吸道感染的主要病毒之一。CoV 是一种有包膜的正链RNA 病毒，包括4 个属：α、β、γ 和δ，能够感染包括人类在内的多种动物，引发人类轻度、自限性上呼吸道感染。其基因组编码多种非结构蛋白和4 种主要结构蛋白：包括刺突蛋白（S 蛋白）、核衣壳蛋白（N 蛋白）、膜蛋白（M 蛋白）和小包膜蛋白（E 蛋白）等。S 蛋白是病毒附着并进入细胞的关键蛋白，从功能上可分为两个亚基，处在N⁃末端的S1 亚基负责病毒附着，处在C⁃末端的S2 亚基负责膜融合。S1 亚基中的受体结合域（receptor binding domain，RBD）含有用于诱导中和抗体的主要中和表位，是开发免疫治疗药物和疫苗的重要靶点。血管紧张素转化酶2（angiotensin⁃converting enzyme 2，ACE2）是SARS⁃CoV和SARS⁃CoV⁃2的细胞受体，而二肽基肽酶4（dipeptidyl peptidase 4，DPP4）是中东呼吸系统综合征冠状病毒（Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS⁃CoV）的细胞受体［27］。

SARS⁃CoV、MERS⁃CoV 和 SARS⁃CoV⁃2 先后于2002、2012 和2019年引发人类重大呼吸系统疾病。在短短20年间，CoV 已引发了3 次严重的呼吸系统疾病暴发，目前，这3 种CoV 均已被列入WHO 高威胁清单。

3.1 抗SARS⁃CoV 单抗 目前，尚无批准上市的针对SARS⁃CoV 的单抗药物，但已在实验室分离出多个具有强中和活性的单抗，见表3。

表3 处于临床前研究阶段的抗SARS⁃CoV单抗药物Tab.3 Monoclonal antibody drugs against SARS⁃CoV in preclinical study

CR3014 是通过噬菌体展示技术筛选得到的高亲和力抗体，通过阻止病毒与细胞受体ACE2 相结合，减少雪貂肺部SARS⁃CoV 感染，并进一步阻止肺部疾病进展［28］。但后续CR3014发生了病毒逃逸，研究者又发现了其互补抗体CR3022，二者组合有效避免了免疫逃逸，具有广谱中和效应，且不会引起抗体依赖增强（antibody⁃dependent enhancement，ADE）效应的发生［29］。m396 和 S230.15 是从 SARS⁃CoV 感染的个体中分离出的单抗，可有效中和GD03 株，保护小鼠模型、棕榈果子狸和人类免受SARS⁃CoV 感染［30］。人单抗80R和S3.1可通过阻断RBD⁃ACE2的相互作用保护小鼠模型免受SARS⁃CoV 感染，但GD03株对其具有耐药性［31］。此外，多个研究小组还在体外筛选出能特异性中和SARA⁃CoV 的单抗。尽管以上单抗在细胞或动物模型中均具有很强的中和活性和保护作用，但因SARS 疫情持续时间较短，未能开展相应的临床研究。

3.2 抗 MERS⁃CoV 单抗 MERS⁃CoV 单抗大多以RBD 为靶点，少数靶向N⁃末端结构域（N⁃terminal domain，NTD）和S2亚基，暂无单抗上市，大部分处于临床前和临床研究阶段，见表4。

表4 处于临床前研究阶段的抗MERS⁃CoV单抗药物Tab.4 Monoclonal antibody drugs against MERS⁃CoV in preclinical study

REGN3051 和 REGN3048 是 Regeneron 使 用VelocImmune小鼠产生的两种全人源非竞争性单抗，此单抗组合在小鼠和绒猴模型上显示出对MERS 病毒感染的预防和治疗效果［32］。LCA60 是利用 B 细胞分离技术从感染者记忆B 细胞中分离的具有强中和活性的单抗，在小鼠模型中具有很好的预防和治疗作用［33］。m336是通过噬菌体展示Fab抗体技术筛选得到的一种对MERS⁃CoV 具有极强中和活性的全人源单抗，对其作用机制进行研究发现，病毒对其很难发生免疫逃逸［34］。其他针对MERS⁃CoV 的人源单抗（MERS⁃4 和 MERS⁃27［35］、MCA1［36］等）和鼠源单抗（Mersmab1［37］、MAbYS001［38］、3B11［39］）也在体内外显示出强中和活性。

3.3 抗 SARS⁃CoV⁃2 单抗 自 2019年12月首次报告 SARS⁃CoV⁃2 感染病例以来，COVID⁃19 疫情已引起全球大流行。2年多以来，国内外多家药企和研究机构已有多款单抗药物获批上市、取得紧急使用授权（emergency use authorization，EUA）或处于临床研究中，见表5。

表5 已批准或处于临床阶段的抗SARS⁃CoV⁃2单抗药物Tab.5 Approved or clinically advanced monoclonal antibody drugs against SARS⁃CoV⁃2

REGN⁃CoV 是 Regeneron 基于人源化转基因小鼠和单个B 细胞分选技术，从COVID⁃19 康复患者样本中筛选到的单抗，由REGN10987 和REGN10933两种单抗组成，两种单抗同时且非竞争性结合RBD的不同表位，从而阻断S 蛋白与ACE2 的相互作用。REGN10933 结合在RBD 的顶部，几乎完全覆盖了ACE2 的结合位点，REGN10987 则结合于 RBD 的正面和左下方，并不直接干扰ACE2［40］。一项Ⅲ期临床试验结果显示，其可降低非住院患者体内的病毒载量，尤其对于免疫应答尚未启动或基线病毒载量较高的患者效果较好［41］。在另一项Ⅲ期临床试验中，皮下注射REGN⁃CoV 可降低确诊患者的密切接触者和无症状感染者感染的风险，且可缩短感染者体内病毒载量和疾病症状的持续时间［42］。2020年11月，FDA 向该中和抗体组合疗法颁发了EUA；2021年7月和11月，REGN⁃CoV分别在日本和欧盟获批上市。

LY⁃CoV555 为采用单个B 细胞分选技术从COVID⁃19 康复者B 细胞中分离得到的单抗，用于轻到中度COVID⁃19患者的治疗安全性良好［43］，FDA 于2020年11月发布了该单抗的EUA。随后，由于其对SARS⁃CoV⁃2变异株无效，该EUA 于2021年4月被撤销。EliLilly 后将 LY⁃CoV555 和 LY⁃CoV016 共同引进，以期通过联合疗法抵抗SARS⁃CoV⁃2 变异株逃逸。一项Ⅱ／Ⅲ期临床试验结果显示，该联合疗法在第7天显著降低了患者体内病毒载量，可使COVID⁃19住院和死亡风险降低70%，且效果优于LY⁃CoV555单药［44⁃45］。2021年 2月，FDA 批准了该联合疗法的EUA；2021年5月，巴西药品及生物产品总局也授予该联合疗法的EUA。

VIR⁃7831 是由美国 Vir 制药公司和 GSK 公司联合开发的全人源SARS⁃CoV⁃2 中和抗体，其来源于2003年SARS 康复患者体内分离的抗体S309，对SARS⁃CoV⁃2 保持有交叉中和活性［46］。对 S309 的Fc段进行工程化改造后，得到的VIR⁃7831 半衰期延长，肺部生物利用度提高，且靶向S 蛋白保守表位，可有效避免病毒逃逸。CATHCART 等［47］研究发现，VIR⁃7831对当前的流行变异毒株（包括英国、南非与巴西发现的变种）均保持活性。一项名为COMET⁃ICE 的Ⅱ／Ⅲ期临床试验结果显示，与安慰剂组相比，接受VIR⁃7831 单一疗法的患者住院率或死亡率降低了85%，且患者耐受性良好［48］。2021年5月，FDA对VIR⁃7831 颁发了 EUA；2021年12月，VIR⁃7831 在欧盟获批。

AZD7442 由从COVID⁃19 感染后恢复期患者体内分离的两株中和抗体（AZD8895 和AZD1061）组合而成，该抗体组合由VanderbiltUniversity 医学中心发现，并于2020年6月授权给AstraZeneca 制药。一项名为PROVENT的Ⅲ期临床试验结果显示，与安慰剂相比，AZD7442可使出现COVID⁃19症状的风险降低77%，且耐受性良好［49］。AZD7442 的肌肉给药方式比其他静脉给药的单抗更具优势，且是第1 个在Ⅲ期临床试验中证明能够长期预防COVID⁃19 的抗体组合疗法。2021年 12月 8日，FDA 对 AZD7442 颁发了EUA，用于SARS⁃CoV⁃2 暴露前的预防，这是FDA批准的首个用于暴露前预防COVID⁃19的抗体疗法。

BRⅡ⁃196 和 BRⅡ⁃198 是清华大学与深圳市第三人民医院及腾盛博药医药技术有限公司合作，利用单个B 细胞分选技术从COVID⁃19 康复患者体内获得的一对非竞争性SARS⁃CoV⁃2 单抗组合，并对其Fc 段进行改造，延长了半衰期，且降低了ADE 发生风险。针对中国出现的由变异株Delta 引起的新冠疫情，该公司自2021年6 — 12月期间，向中国多省份捐赠了近3 000 人份单抗组合，救治了近900 例患者。目前，该疗法的Ⅱ期临床试验已在国内完成，数据暂未披露。在国外，NIH 支持的Ⅱ／Ⅲ期临床试验结果显示，与安慰剂相比，该联合疗法能使疾病进展高风险的门诊患者住院及死亡的复合终点降低80%，且其安全性优于安慰剂组［50］。基于这一积极的临床试验数据，该公司于2021年10月向FDA提交了BRⅡ⁃196／BRⅡ⁃198联合疗法的EUA申请，同时于2021年12月8日获得NMPA的上市批准。

此外，还有很多针对SARS⁃CoV⁃2 的中和抗体获批进入临床研究。如Celltrion 与韩国疾病控制和预防中心合作研发的CT⁃P59（已在欧盟获批上市）、Tychan 的 TY027、Sorrento 的 STI⁃1499、SAB 的 SAB⁃185、上海君实生物医药科技股份有限公司的JS016和JS026、神州细胞工程有限公司的SCTA01、北京大学与丹序生物制药有限公司合作的DXP⁃593和DXP⁃604、绿叶制药集团有限公司的LY⁃Cov Mab、迈威生物科技股份有限公司的MW33、复宏汉霖生物技术有限公司的HLX70、济民可信集团有限公司的JMB2002、和铂医药有限责任公司的ABBV⁃47D11和国药集团中国生物武汉生物制品研究所有限责任公司的2B11等。

除了以上靶向SARS⁃CoV⁃2 S 蛋白的中和抗体，还有一些其他不同靶点或不同类型的抗体也表现出良好的治疗潜力。如瑞士Roche集团的Tocilizumab，其不直接针对SARS⁃CoV⁃2，而是通过靶向结合IL⁃6R，阻断IL⁃6信号传导发挥抗炎作用，FDA已批准其EUA，用于治疗COVID⁃19 住院患者，抑制其体内过度活跃的免疫反应。复宏汉霖生物技术有限公司自主开发的 HLX71 为 C⁃末端带有 IgG1⁃Fc 的重组人ACE2 融合蛋白，目前已获得FDA 批准进入临床试验［51］。IGMBiosciences 公司将 IgG⁃14 抗体转化为IgM⁃14抗体，IgM经鼻给药的方式提高了在小鼠模型中的疗效，同时也减少了耐药性，可有效中和IgG⁃14逃逸病毒［52］。三优生物医药（上海）有限公司与上海之江生物科技股份有限公司合作研发的SYZJ001，将靶向RBD 的全人源IgG 抗体和人源纳米抗体分子组成双特异性抗体，在小鼠实验中可有效中和Delta变异株，且具有良好的安全性［53］。

4 总结与展望

新发呼吸道病毒正在持续威胁人类健康和社会经济发展，在无法预测下一种新发传染病何时、何地、以何种形式出现的前提下，需制定多种防治策略。单抗以其特异性好、安全性高、作用机制明确且易于大规模制备等优势，尤其适用于应对缺乏疫苗的新发传染病大流行［54］。

近20年来，针对不同病毒的许多单抗均开展了临床试验，但大规模应用于临床的单抗仍较少，可能的原因有以下几点：①单抗的高成本限制了其临床广泛使用，如Palivizumab 的高昂成本使其只能用于高危儿童RSV感染的预防［55］。②病毒变异及免疫逃逸的风险。病毒在宿主体内正常复制或在抗体治疗过程中，由于选择压力的作用会产生变异，导致单抗药物失效。如 SARS⁃CoV⁃2 变异株 Omicron 的流行，各已上市和处于临床阶段的抗体药物均面临巨大挑战。已有体外研究表明，对于Omicron变异株，除Vir⁃7831 和 DXP⁃604 还保留中和活性外，Regeneron、EliLilly和AstraZeneca的联合单抗均呈现出不同程度的失效［56］。③体外细胞和体内动物模型的可预测性不足。很多单抗在疾病模型的攻毒保护试验中均具备良好的防治效果，但在临床试验中却屡屡失败。如ALX⁃071以其喷雾制剂直达肺部的优势，在棉鼠中阻断病毒复制效果优于Palivizumab，却因其Ⅱ期临床试验未能改善疾病早期症状而终止临床开发［14］。提示需加深体内发病机制的基础研究，指导构建新的疾病模型。④可能的临床副作用，如病毒感染中存在的ADE 风险［57⁃58］。有研究通过在 Fc 段引入 LALA 突变或使用纳米抗体［59⁃60］，可降低ADE的风险。

针对呼吸道病毒性传染病，疫苗研发的滞后性及不确定性，常用抗病毒药物可能的耐药性，使得单抗药物成为重要的预防和治疗手段，有时甚至会成为首选药物［61］。对于已有传染病，需加强体内发病机制的研究，开发更加可靠的体内外评价模型，为开展临床研究提供依据；对于新发传染病，最主要的挑战是如何在短时间内开发出高效的单抗并迅速推向临床。随着抗体工程技术的快速发展，单抗的研发平台更加多样，研发策略更加完善，研发周期进一步缩短，相信在不久的将来，会有更多单抗药物上市，用于呼吸道病毒性传染病的预防和治疗。