[发明专利]一种SARS-CoV-2刺突蛋白抗体及其应用

说明书

本发明涉及治疗性抗体及分子免疫学领域，具体提供了一种针对SARS‑CoV‑2冠状病毒S蛋白的抗体及其在用于制备治疗新型冠状病毒肺炎COVID‑19的药物中的用途。所述抗体能够特异性识别并高亲和力结合SARS‑CoV‑2冠状病毒S蛋白，这确保了所述抗体能够阻断SARS‑CoV‑2对人体细胞的感染。

技术领域

本发明涉及治疗性抗体及分子免疫学领域，更具体地，涉及一种SARS-CoV-2冠状病毒S蛋白的重组单克隆抗体，以及这种抗体的用途，特别是在治疗、预防和诊断由SARS-CoV-2引起的COVID-19疾病中的用途。

背景技术

新型冠状病毒SARS-CoV-2作为一种新近出现的人类病原体，可引起发烧、乏力、干咳为主要表现的严重的呼吸系统疾病和COVID-19肺炎。根据世界卫生组织2020年8月19日的数据，全球已确诊病例为21,756,357人，导致771,635人死亡。依据基因组核酸序列，新的病原体被证明是β冠状病毒属的一种新型成员。SARS-CoV-2与蝙蝠冠状病毒RaTG13的基因组序列相似性达96.2％(Zhou P et al,2020,Nature,579:270-273)，与两种蝙蝠SARS样冠状病毒bat-SL-CoVZC45(同源性88％)和bat-SL-CoVZXC21(同源性87％)密切相关，但与SARS-CoV(同源性79％)和MERS-CoV(同源性50％)亲缘关系相对较远(Lu R et al，2020,Lancet,395:565-574)。与SARS-CoV相比，SARS-CoV-2冠状病毒更容易在人与人之间传播，WHO已宣布COVID-19疾病为全球大流行疾病，目前新冠病毒已传播至全球各地。

与其它冠状病毒一样，新型冠状病毒SARS-CoV-2是一种正义RNA病毒，编码几种主要蛋白S、M、N和E，依赖RNA的RNA聚合酶RDRP以及十几种非结构蛋白。其中S、M、N和E蛋白用于包装病毒结构，RDRP和十几种非结构蛋白用于病毒基因组RNA复制和各个蛋白mRNA的合成。SARS-CoV-2与SARS-CoV病毒很相似，氨基酸序列同源度较高，它的S、M、N、E和RDRP蛋白的氨基酸个数和与SARS-CoV的同源度分别为1273(76％)、222(91％)、419(91％)、75(95％)、932(96％)。类似于SARS-CoV病毒，SARS-CoV-2病毒呈球形，有包膜，外周排列有冠状刺突。SARS-CoV-2的刺突S蛋白形成三聚体(Wrapp D et al,2020,Science,6483:1260-1263)，型如蘑菇状，镶嵌在病毒外表面膜上。S蛋白是该病毒的主要抗原成分，负责病毒与被入侵宿主细胞受体ACE2结合以及病毒与细胞的融合。类似于SARS-CoV病毒S蛋白(Yuan Yet al,2017,Nat Commun,8:15092)，SARS-CoV-2冠状病毒S蛋白主要分为两个结构域S1(1-685)和S2(686-1122)，以及一个短跨膜区和细胞质尾端。在型如蘑菇的S蛋白三聚体中，三个S1结构域形成“蘑菇帽”，三个S2结构域形成“蘑菇茎”。其中，S1中的RBD结构域(Receptorbinding domain，氨基酸331-527)负责与被入侵宿主细胞受体ACE2结合，S2负责与宿主细胞融合。S2结构域在整体S蛋白中通常以折叠或蜷曲压缩的构象存在，当病毒在S1脱落后与宿主细胞融合时，S2展示伸展构象以便插入宿主细胞膜(Walls AC et al,2017,Proc NatlAcad Sci USA,114:11157-11162)。据报道，SARS-CoV-2病毒的S蛋白与人细胞受体的结合亲和力远高于SARS-CoV病毒的S蛋白(Wrapp D et al,2020,Science,6483:1260-1263；Walls AC et al,2020,Cell,181:281-292)。另一个与SARS-CoV病毒S蛋白的不同之处在于，SARS-CoV-2S蛋白有一个Furin酶切位点RRAR(氨基酸682-685)，这个酶切位点把S蛋白分为S1和S2两部分，酶切后的S1和S2以非共价键的形式联系在一起。由于S1/S2之间存在Furin酶切位点以及Furin酶在真核组织及细胞中广泛表达；同时，包含多碱性氨基酸的Furin位点，还可以被其它以赖氨酸或精氨酸为靶点的酶，如细胞表面酶TMPRSS2、核内体cathepsin L酶或可能的胰蛋白酶(Trypsin)等所降解(Hoffmann M et al,2020,Cell,181(2):271-280.e8；Shang J et al,2020,Proc Natl Acad Sci USA,117:11727-11734；Belouzard S et al,2012,Viruses,4:1011-1033)。因此，SARS-CoV-2的S1/S2之间更容易被切割，导致S1结构域在病毒与人宿主细胞融合时更容易脱落，从而增加S2的融合能力和病毒侵染力。而SARS-CoV病毒S1/S2之间仅通过一个碱性氨基酸精氨酸连接，S蛋白在此处被细胞表面酶TMPRSS2和核内体中的cathepsin L酶切后而感染宿主细胞(Belouzard S etal,2012,Viruses,4:1011-1033；Belouzard S et al,2009,Proc Natl Acad Sci USA,106:5871-5876)。所以，以上两个不同之处，即Furin酶切位点的存在和与人受体ACE2的高亲和力，可能是造成SARS-CoV-2冠状病毒高传染力的原因。由于S蛋白负责与人体宿主细胞受体结合以及与宿主细胞的融合，S蛋白是SARS-CoV和SARS-CoV-2冠状病毒治疗性中和抗体的主要靶点。