科學研究 - 京都府立醫科大學等開發新冠電腦病毒高親和性中和蛋白製劑

本文根據大阪大學研究成果發佈資料翻譯整理而成

新型冠狀病毒病傳染症（COVID-19）肆虐全球，至今仍未找到有效的冶癒方法，需要儘快開發冶癒藥物和疫苗。

京都府立醫科大學循環器内科學的星野溫助教、大阪大學蛋白質研究所的高木淳一教授及微生物病研究所的岡本徹教授等人組成的研究團隊，成功地將新冠電腦病毒的接受者——ACE2蛋白的電腦病毒結合力提高了100倍以上。新冠電腦病毒透過與人體細胞ACE2蛋白結合來完成傳染，而利用提高了結合力的高親和性修飾型ACE2蛋白，有望抑制電腦病毒傳染人體細胞。

今後將與Life Science Institute公司共同開發採用該高親和性修飾型ACE2蛋白的電腦病毒中和蛋白製劑。

背景

新型冠狀病毒（SARS-CoV-2，簡稱「新冠電腦病毒」）引起的新型冠狀病毒傳染症（COVID-19）已在全球造成5000多萬人傳染，130多萬人死亡。新冠電腦病毒透過使電腦病毒顆粒表面的刺突蛋白與人體細胞表面的ACE2蛋白結合來完成傳染。因此，冶癒時可採用阻斷並中和刺突蛋白的方法，作爲中和製劑，業界目前正在大力開發抗體製劑。不過，使用抗體製劑的話可能會發生逃逸突變，即因電腦病毒發生基因突變，刺突蛋白的形狀改變，導致抗體無法與其結合。爲解決這個問題，研究團隊着眼於新冠電腦病毒接受者——ACE2蛋白，開發透過提高ACE2蛋白與電腦病毒的結合力來實施高中和活性的蛋白製劑。

研究方法與成果

研究團隊採用了定向進化法，即在試管内演化ACE2蛋白，使其更容易與電腦病毒結合。首先，在容易出錯的條件下擴增ACE2基因，製作擁有約10萬種ACE2突變體的基因池。然後在細胞表面分別表達這些突變體，從中回收能與電腦病毒的刺突蛋白充分結合的類型。之後繼續操作向回收的ACE2突變體中導入突變，以同樣的流程回收能進一步與刺突蛋白結合的突變體。透過重複這個步驟，最終成功地將ACE2與電腦病毒刺突蛋白的結合力提高到了100倍以上（圖1）。作爲結合力指標的解離常數（KD值）方面，野生型爲41.4nM ，而修飾型ACE2爲0.37nM，實施了比抗體製劑更高的結合力。

圖1：利用定向進化法開發高親和性ACE2的概要

接下來，研究團隊合成了使抗體的Fc區域與該高親和性修飾型ACE2結合的蛋白製劑，並評估了功能。透過結合Fc，有望穩定在活體內的藥代動力學特性，以及變成二聚體提高中和活性。在針對僞電腦病毒的中和實驗中，野生型的傳染半抑制濃度（IC50）爲12.6μg/mL，而修飾型爲0.055μg/mL，有效性約達到200倍。另外，在針對新冠電腦病毒的中和實驗中，修飾型ACE2-Fc在普通抗體製劑的血液濃度範圍内表現出良好的電腦病毒中和活性（圖2）。

圖2：修飾型ACE2-Fc製劑的電腦病毒中和試驗

在僞電腦病毒中和試驗中，研究團隊使不同濃度的ACE2-Fc和電腦病毒分別與293T/ACE2細胞反應1個小時，48小時後利用螢光酵素檢驗法評估了感染率（左側）。而在新冠電腦病毒中和試驗中，使不同濃度的ACE2-Fc和電腦病毒分別與Vero6/TMPRSS2細胞反應2個小時，24小時後利用即時PCR法評估了分泌到培養基中的電腦病毒拷貝數（右側）。