科学家们正在使用来自COVID-19幸存者的“精英”抗体来开发有效的疗法
在纽约市停止社交距离以来的几周内,250多名COVID-19幸存者来到洛克菲勒大学原本安静的校园,为科学贡献自己的血液。在这里,一群免疫学家、医学科学家和病毒学家打赌,可以从这些以前患病的患者的抗体中创造出治愈这种疾病的方法。
该研究是洛克菲勒研究人员自3月初以来启动的近20个COVID-19项目之一,目的是更好地了解SARS-CoV-2病毒,并加快新疗法的开发。
该团队的计划是找到所谓的精英中和者:少数人成功地克服了感染,以至于他们的抗体都有成为毒品的潜力。
Zanvil A. Cohn和Ralph M. Steinman教授、分子免疫学实验室主任Michel C. Nussenzweig说:“我们正在筛选每个人产生的数百万种抗体,以找出哪些抗体实际上能中和病毒。”该项目由Nussenzweig、Paul Bieniasz、Marina Caskey、theora Hatziioannou、Charles M. Rice和Davide F. Robbiani领导。
同样的方法已显示出对抗包括艾滋病毒在内的其他病毒的巨大潜力,而且即使是这样,也有令人鼓舞的迹象该研究仍在招募第一波捐赠者该研究小组已经确定了一些能够阻止病毒与其受体相互作用的抗体。那些最有潜力的将进入项目的下一阶段,研究人员将与行业伙伴合作,生产用于临床试验的材料。
寻找特殊抗体
当面对像SARS-CoV-2这样的新病原体时,导致COVID-19的病毒免疫系统需要几天的关键时间才能产生能够识别病原体时间的抗体,病毒可以利用这些时间在体内获得有时无法逾越的立足点。为了让免疫系统在对抗这种快速复制的病毒的竞赛中领先一步,全球的研究人员转向了一种名为康复的等离子体,里面有幸存者的血等离子体含有已经产生的抗体被注射给受感染的人。
这种疗法可能有效,但也有缺点。首先,一个捐献者的血浆只能用于治疗一到两个病人,而使用洛克菲勒团队的方法制造的抗体几乎可以治疗任何数量的病人。“这将是一种高效抗体的可再生资源,”努森茨威格说。
此外,移植的效果参差不齐。每个捐献者的血浆都是不同的,因为抗体非常不同,并不是所有抗体都同样有效。多亏了随机的基因重组免疫细胞在制造它们的过程中,一些会对病毒进行轻微的打击,而另一些则会猛烈地打击病毒。
合作者Bieniasz说:“当我们检测已康复的COVID-19患者的血浆样本时,我们发现SARS-CoV-2中和抗体水平有很大变化。”Bieniasz与Hatziioannou一起开发了快速筛查血浆样本和识别具有高中和活性抗体的方法。“在一些人体内,这种水平很低,他们的血浆几乎是不活跃的,而另一些人的血浆具有很强的中和作用。”
这就是精英中和者的用武之地。临床研究的副教授Caskey说:“根据我们之前研究其他病毒的经验,我们预计大约有5%的志愿者捐献者的血浆中显示出高水平的强效抗体。”进一步筛选这群人可以让研究人员从谷壳中筛选出小麦,并识别出所谓的广泛中和抗体(bNAbs),即最有效力的抗体。
Nussenzweig说:“恢复期血浆是一种19世纪的钝器武器——它可能很有效,但不是很强大,而且可能不可靠。”“bNAbs是带有核弹头的精确制导导弹。”
培养一支免疫细胞大军
为了找到有用但难以捉摸的生成bNAbs的免疫细胞,研究小组使用了Nussenzweig在2009年开发的一种技术,该技术包括将荧光病毒表面蛋白引入血液样本。产生对抗病毒抗体的细胞上钩了,当它们以单列队列通过检测仪器时,就会脱颖而出。
一旦克隆和生产临床使用在美国,这种抗体可以通过注射来对抗患者体内的病毒,并防止医护人员等高危人群感染。
Nussenzweig的实验室和其他实验室已经使用这项技术开发了针对多种传染病的抗体,包括疟疾、流感、肝炎和寨卡病毒。最值得注意的是,它在控制最棘手的病毒——艾滋病毒方面取得了早期但巨大的成功。只有极少数人能够产生这种高度变异病毒的抗体;通过他们的新技术,Nussenzweig和他的同事已经能够识别产生抗体的特定免疫细胞,大量生产它们,并在患者身上进行测试。在最近的一项早期研究中,有两种抗体被证明可以在hiv感染者身上一次抑制病毒数月之久。(HIV bNabs最近被授权给一家生物技术公司进行进一步开发。)
对于COVID-19,开发一种基于抗体的治疗方法,可以类似地抑制病毒研究人员说,或者一次预防感染数月是至关重要的,因为疫苗的开发可能比预期的时间要长,而且一些人,其中许多是老年人,可能对疫苗没有充分的反应。
多亏了之前在该团队研究艾滋病毒期间开发和改进的所有技术,现在只需要几天时间就可以分离和克隆COVID-19的bNAbs,该团队的目标是在最短的一个月内开始生产小批量最有希望的抗体进行测试。然后需要进行临床试验,以确保安全性和测试有效性,然后才能广泛使用任何抗体治疗方法。