人类抗体的一小部分有可能成为预防和治疗COVID-19的药物
Alfred Pasieka/Science Photo Library" width="800" height="530">
尽管疫苗可能是遏制COVID-19大流行和阻止未来疫情的最终解决方案，它不会100%有效．如果它像流感疫苗，它会的最有可能的是略高于50%的有效性．
重要的是要认识到，疫苗可以保护但不能治疗已经感染的人。相比之下，包括实验室制造的抗体(y型蛋白质，可以帮助对抗外来物质)在内的药物可以同时起到保护和治疗的作用。这就是为什么目前很多公司正在开发预防和治疗COVID-19的抗体。医生会给病人注射这些抗体，这些抗体会立即识别并灭活病毒．这种疗法可以弥补患者免疫系统产生足够多自身抗体的延迟;一些免疫系统较弱的患者可能永远无法产生对抗病毒的抗体。
我是抗体工程师而且传染病的科学家对利用抗体中最小的部分——a感兴趣域-用于治疗新出现的病毒，包括SARS-CoV-2。结构域结合了小分子药物和大标准抗体的一些优点分子．我和我的同事们现在设计了这样一种抗体样分子，可以在动物研究中阻止并治疗SARS-CoV-2感染，现在是一种有前途的分子药物候选人人体试验．这项研究发表在杂志上细胞．
抗体作为药物，小分子作为药物
抗体通过识别并结合致病病毒发挥作用。当抗体附着在SARS-CoV-2的刺突蛋白上时，刺突蛋白就被阻断了与人类细胞上ACE2蛋白的锁-钥匙相互作用。我和我的同事们正试图开发一种药物分子，可以模仿人体的自然抗体反应，阻止刺突蛋白感染细胞、复制并引发疾病。
小的药物分子可以很好地穿透组织，可以方便地以药片的形式给药。然而，由于体积的原因，这些小分子的特异性不高，可以与许多人类蛋白质结合并引起副作用。
相比之下，大的生物药物分子，包括自然产生的抗体，不能很好地穿透组织。抗体治疗也必须在医生的办公室进行静脉注射。其优点是抗体具有高度特异性。它们不会干扰其他人类蛋白质，也很少引起副作用。
面临的挑战是结合大型本土企业的特殊性抗体小分子药物可以穿透组织。我和我的同事们正在测试的一种方法是取结构域，它负责特定地与目标结合，就像病毒一样，用抗体的这部分作为药物来阻止病毒的刺突蛋白感染细胞。
我们如何发现新的抗体疗法?
在匹兹堡大学抗体治疗中心在美国，我们开发了一种方法，使我们能够发现稳定的人类抗体结构域，可以与包括病毒蛋白质在内的其他分子具有很强的结合强度和特异性。
第一步是从许多人身上识别抗体基因，然后分离那些只编码感兴趣的抗体域的基因——所谓的“可变域”。然后我和我的同事创建了一个包含超过1000亿个不同特异性抗体结构域的集合。这意味着我们有超过1000亿个小抗体片段的指令，我们希望其中一个抗体片段能与冠状病毒的刺突蛋白紧密结合。
通过使用一种名为淘金的过程(就像在西方电影中淘金者使用淘金锅从沙子中分离金颗粒一样)，在短短一周内，我们就将弱结合或非结合结构域从那些与目标结合的结构域(在这里是SARS-CoV-2刺突蛋白)中分离出来。
寻找和检测治疗COVID-19的抗体结构域
通过使用SARS-CoV-2刺突蛋白的一小部分——称为受体结合结构域，它是结合和感染人类细胞的关键——作为诱饵，我们“钓鱼”了我们非常大的抗体结构域集合，并确定了一个我们称为的结构域Ab8，它与刺突蛋白有很强的特异性结合．
为了增加ab8的结合强度，确保它在血液中停留很长一段时间，我们添加了一个名为Fc的抗体片段。这增加了分子的尺寸，但仍然比完整尺寸的抗体小。
抗体越小，穿透组织的机会就越大。抗体结构域的大小约为抗体的十分之一，它能够穿透组织，进入病毒造成严重损害的区域，如肺。
在我们能够确定ab8是否是一种有效的药物之前，我们必须在活体动物中测试它对SARS-CoV-2活病毒的抑制作用。这种实验只能在被称为生物安全3级实验室的特殊设施中进行。
把ab8从实验室带到了生活中
最终，我希望这种微小的ab8抗体结构域能够被大量生产出来，然后注射到人体内，通过与入侵病毒的刺突蛋白结合来预防感染冠状病毒在病毒感染人类细胞之前，或者在他们生病后降低COVID-19的严重程度。
我们在加尔维斯顿的德克萨斯大学医学分部的合作者首次表明，在实验室中对受感染的细胞进行测试时，ab8在中和SARS-CoV-2方面非常强大。
我们在北卡罗莱纳大学的合作者证实了这些结果，并表明即使是极少量的ab8 -每只老鼠只有50微克-也能使病毒显著减少10倍。(一微克是百万分之一克。)而且，在较高的剂量下，病毒完全无法感染细胞。
我们萨斯喀彻温大学的同事在更大的动物——仓鼠身上测试了ab8。他们用SARS-CoV-2感染仓鼠，然后给它们注射药物。Ab8大大减少了仓鼠体内的病毒。
最后，我们在英属哥伦比亚大学的合作者使用复杂的基于电子显微镜的方法来可视化和了解ab8是如何精确中和和阻断病毒的。这些图像显示，它是通过与病毒峰值上完全相同的位置结合而做到这一点的蛋白质附着在人体细胞上并进入细胞。这意味着ab8是一个诱饵受体。
我怎么强调这个研究的合作性质都不为过发现ab8的治疗和预防特性这表明该分子对人类也可能非常有效和安全。
