近年來，抗逆轉錄病毒療法（ART）在抑制HIV複制方面取得了顯著進展，顯著延長了艾滋病患者的壽命，但該療法同時也帶來了嚴重的副作用，并導緻大量耐藥病例的出現。CD4作為HIV進入宿主細胞的主要受體，一直是HIV藥物研發的重點靶點。然而，目前唯一的CD4抗體藥物在抑制HIV病毒的廣譜性和效率上仍存在不足，長期應用會導緻耐藥性的産生。因此，探索更有效、更廣譜的中和抗體成為當務之急。
近日，伟德官网手机版吳稚偉、吳喜林的課題組在這一領域取得了重要突破。基于課題組原創性的納米抗體發現和工程改造平台，他們通過羊駝免疫和高通量噬菌體展示技術，成功從羊駝體内分離出一系列CD4納米抗體。其中，Nb457在治療HIV感染方面展現出巨大潛力，在檢測的代表全球117株HIV假病毒裡，隻有一株病毒不能抑制，廣譜性為99.1%，抗病毒活性為pM級，Nb457納米抗體的廣譜性和抗病毒活性明顯優于現有的HIV中和抗體。
尤為引人注目的是，在HIV-1活病毒測試中，雖然Nb457和現有的CD4抗體藥物（Iblizumab）都無法實現病毒的完全中和，但經過工程化改造的“烏紗帽”型三聚體納米抗體Nb457-NbHSA-Nb457卻實現了病毒的100%完全抑制。這一發現提示新型的“烏紗帽”型工程改造後的納米抗體可以更好的抑制病毒感染同時不易引發HIV的病毒耐藥逃逸。
基于前期構建的HIV感染的免疫系統人源化小鼠，課題組進一步開展了Nb457的體内藥效評估實驗和耐藥實驗；實驗結果顯示，“烏紗帽”型三聚體納米抗體Nb457-NbHSA-Nb457的治療效果顯著，在一些治療小鼠中幾乎檢測不到HIV病毒，并未觀察到耐藥突變。這表明“烏紗帽”型Nb457納米抗體明顯降低了病毒逃逸的可能性，極大地避免了耐藥性的産生，同時也說明“烏紗帽”Nb457納米抗體可以作為一種極有前途的HIV候選藥物。
為了深入解析納米抗體的作用機制，研究團隊還進行了晶體結構解析。他們觀察到Nb457通過與CD4結合，誘導了CD4的D1結構域構象改變，從而有效地阻礙了HIV-1的gp120與CD4細胞的結合。同時，他們發現Nb457的表位位于MHC-II結合位點的另一側，避免了對MHC-II結合的幹擾，進一步實驗結果也驗證了這一點，表明Nb457具有良好的安全性。
圖1. HIV中和納米抗體發現與工程改造
2024年8月13日，吳稚偉和吳喜林課題組在Nature Communications發表了題為“Highly potent and broadly neutralizing anti-CD4 trimeric nanobodies inhibit HIV-1 infection by inducing CD4 conformational alteration”的研究論文。該研究發現強調了抗CD4納米抗體在HIV治療中的高效且廣譜的效果，對推進HIV的臨床治療具有重要意義。伟德官网手机版吳稚偉教授和吳喜林助理教授、清華大學張林琦教授、天津大學王亞鑫副教授和中科院武漢病毒所劉雅蘭副研究員為論文的共同通訊作者；南京大學伟德官网手机版博士生朱林靜、黃碧蓮為本文共同第一作者。同時特别感謝南京大學化學化工學院鄭鵬教授、南京市第二醫院魏洪霞主任和中國醫學科學院薛婧研究員等的大力支持。該研究得到了國家自然科學基金(No.32370988, 31970149 and U22A20335) 和江蘇省自然科學基金重點項目(Grant# ZDA2020014)，國家自然科學基金重點研發計劃(2023YFC2306600)，國家十三五傳染病重大專項(2018ZX10301406)等項目的支持。
原文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51414-6