[发明专利]能够提高与SARS-CoV-2 S蛋白亲和力的ACE2突变组合及应用

说明书

能够提高与SARS‑CoV‑2S蛋白亲和力的ACE2突变组合及应用，所述能够提高与SARS‑CoV‑2S蛋白亲和力的ACE2突变具体的ACE2突变位点为，氨基酸序列第19位S突变为W，第27位T突变为W，第330位N突变为Y。

技术领域

本发明涉及ACE2突变位点研究领域，特别涉及能够提高与SARS-CoV-2 S蛋白亲和力的ACE2突变组合及应用。

背景技术

新型冠状病毒(Severeacute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)是β冠状 病毒属中重要的一员，与非典病毒(Severe acute respiratory syndromecoronavirus， SARS-CoV)的基因组具有很高的相似性，是目前感染人类且能引起严重症状的三种冠状病 毒之一。SARS-CoV-2比SARS-CoV和中东呼吸综合征病毒(Middle Eastrespiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)具有更高的传染性，目前已造成超过1.47亿人感染，311万人死 亡，给全世界人民的生命健康造成了严重的威胁。与SARS-CoV相同，SARS-CoV-2也是通 过刺突蛋白(Spike protein，S)识别宿主细胞表面的膜蛋白血管紧张素转化酶II(Angiotensin converting enzyme 2，ACE2)，从而引发病毒感染。目前，已有多个研究机构报道了ACE2 与S全长蛋白的复合物电镜结构，以及ACE2胞外域与S蛋白受体结合区域(Receptor binding domain，RBD)的复合物晶体结构。S蛋白作为重要的抗病毒药物靶点，是抗体治疗和疫苗 研发的关键。

迄今为止，已有多种抗体药物进入临床实验，且取得了较好的疗效。世界各国也紧急批 准了15种疫苗上市，还有上百种候选疫苗正处于临床实验和临床前研究之中，这让人们对 消灭SARS-CoV-2充满了希望。但是，随着疫情的不断发展，病毒也在不停的发生变异，其 中S蛋白也是病毒中最易发生突变的蛋白之一。由此产生了多种新的变异毒株(巴西毒株、 南非毒株等)，这些变异毒株可抵抗多种中和抗体的活性和引起免疫逃逸，使恢复期血浆、 多克隆血清、单克隆抗体和疫苗等抗病毒方法的疗效降低甚至完全丧失。据研究报道，重组 表达人源ACE2蛋白可以作为一种“诱饵”，与宿主细胞表面ACE2蛋白竞争性结合SARS-CoV-2，从而达到抗病毒作用，且不产生免疫逃逸。另外，重组人源ACE2蛋白在多 个国家都通过了临床安全评价，证明在体内是安全可靠的。体内和体外实验均显示，重组人 源ACE2蛋白具有较好的抗病毒疗效。

重组表达ACE2胞外域蛋白作为一种极具潜力的抗SARS-CoV-2药物，提高它与SARS-CoV-2 S-RBD的亲和力，对增强其抗病毒疗效具有重要作用。然而截至目前，通过改造ACE2来提高抗病毒效果的研究较少，更没有增强对具有免疫逃逸的SARS-CoV-2变异毒株抗病毒能力的报道。因此，鉴定能够增强与SARS-CoV-2 S-RBD结合活性的ACE2突变 和突变组合，并通过对ACE2的改造，实现提高与SARS-CoV-2 S-RBD及SARS-CoV-2免 疫逃逸株S-RBD蛋白的亲和力，并进一步提高对SARS-CoV-2及其变异毒株的抗病毒能力， 是本发明欲解决的技术问题。

ACE2的体内体外实验均验证出良好的抗新冠病毒疗效，但临床实验中仍使用的是野生 型的ACE2胞外域蛋白。野生型ACE2胞外域蛋白的存在亲和力较低、抗病毒疗效一般等缺 陷。鉴于ACE2作为最具潜力的抗病毒药物之一，对其进行改造，使其具有更好的抗病毒疗 效具有重要意义。由此，本发明通过对ACE2进行突变，找出三个位点(S19W、T27W和N330Y)可增强与S-RBD的亲和力，也使抗新冠病毒的效果得到极大的提高。另外，改造 后的ACE2蛋白对具有免疫逃逸能力的新冠病毒变异毒株的抵抗效果也增加。

ACE2作为COVID-19的潜在治疗药物，至目前为止，对ACE2的改造研究仍相对较少，目前相对有限的研究主要集中在：

1.ACE2蛋白C端融合Fc标签可增强与S-RBD的亲和力和抗病毒能力。