戰(zhàn)疫過程“全覆蓋”，抗新冠病毒的單克隆中和抗體到底是何方神圣？6000字長文深度解析丨奇點深度

原標題：戰(zhàn)疫過程“全覆蓋”，抗新冠病毒的單克隆中和抗體到底是何方神圣？6000字長文深度解析丨奇點深度

說起中和抗體，大家一定不陌生。

在新冠疫情爆發(fā)之初，很多科研團隊就開始在康復者血漿中尋找治療新冠的“特效藥”——中和抗體。時至今日， 國內外已經有多款單克隆中和抗體獲批用于新冠肺炎的治療和預防。

要想搞清楚單克隆中和抗體為何能成為 抗擊新冠疫情的“多面手”，我們還得從132年前說起。

能抗衡難治的癌癥，能應對最烈的病毒

1890年，36歲的埃米爾·阿道夫·馮·貝林（Emil Adolf von Behring），在一份德文期刊上發(fā)表了一項里程碑式的研究成果[1]：對白喉產生免疫能力的動物血漿，可以用來治療白喉感染。埃米爾·阿道夫·馮·貝林因這項工作獲得了1901年頒發(fā)的首個諾貝爾生理學或醫(yī)學獎[2]。

也正是這個研究，奠定了體液免疫研究的基礎，預示著康復者血漿中存在對抗病原微生物的中和抗體。換句話說， 人類對抗體的認知，是從抗感染開始的。

▲ 諾獎官網截圖

在隨后的時間里， 恢復期血漿治療（CPT）曾被用于治療流感病毒、呼吸道合胞病毒（RSV）、埃博拉病毒以及其他冠狀病毒的感染[3]。同樣的，恢復期血漿也被用于新冠肺炎的治療。

從理論上講，恢復期血漿可以迅速應對新型病毒的爆發(fā)。不過，恢復期血漿也存在一些不足，例如穩(wěn)定性和可及性較差，缺少大型隨機對照臨床研究證明它給患者帶來的收益和風險，等等[3]。以上的種種不足，在一定程度上限制了恢復期血漿在臨床上的應用。

好在科學一直在進步。在埃米爾·阿道夫·馮·貝林那篇論文發(fā)表后的85年里，科學家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了產生抗體的B細胞，還以原子級的分辨率搞清楚了抗體的結構，讓我們對抗體的認知越來越清晰。

到1975年，讓抗體真正成為一種藥物的技術出現(xiàn)了。那一年， Georges K?hler和César Milstein發(fā)明了生產單克隆抗體技術[4]，9年之后他們也因此獲得了諾貝爾生理學或醫(yī)學獎[5]。這項革命性技術的誕生，讓單抗類藥物成為制藥屆的新星。

在我們最為熟知的腫瘤領域，針對CD20、HER2、EGFR和PD-1/L1等靶點的 靶向治療或免疫治療抗體藥物不斷涌現(xiàn)，它們的誕生改寫了癌癥的治療范式。

在抗病毒領域，單抗也發(fā)揮著重要的作用。

據(jù)統(tǒng)計，截至2021年3月，包括呼吸道合胞病毒感染和埃博拉病毒感染在內的9個傳染病領域，至少有21種中和抗體進入臨床后期階段或者獲得批準上市[3]。其中， 第一個獲批的抗病毒中和抗體可以追溯到1998年，當時美國FDA批準了單抗隆抗體palivizumab用于預防兒童感染呼吸道合胞病毒。

值得一提的是， 生物安全等級為4級的烈性傳染病病毒——埃博拉病毒的首個獲批治療藥物也是中和抗體。2020年10月，美國FDA批準了單克隆抗體組合Inmazeb（atoltivimab、maftimab和odesivimab-ebgn），用于治療成人和兒童埃博拉病毒感染者[6]。僅僅兩個月之后，F(xiàn)DA又批準了第二個治療埃博拉病毒感染的藥物——中和抗體Ebanga（Ansuvimab-zykl）[7]。時至今日，獲批的抗埃博拉病毒藥物仍只有這兩個中和抗體組合，由此可見中和抗體在抗病毒領域的重要地位。

單克隆中和抗體的篩選和作用機制

那抗病毒用的單克隆中和抗體究竟是如何開發(fā)出來的呢？

從埃米爾·阿道夫·馮·貝林一百三十多年前的研究中我們不難發(fā)現(xiàn)，感染康復者血漿中就有抗病毒的中和抗體。然而，要從中找到抗病毒能力最強的中和抗體也并不容易。

簡單來講，整個過程可以分為五步： 獲取康復者血漿、尋找產生中和抗體的B細胞、鑒定、抗體特征分析和篩選（有些抗體還會進一步改造）。每一步都涉及多種方法和評估參數(shù)。

▲ 中和抗體篩選流程[3]

以騰盛博藥的抗新冠病毒單克隆中和抗體組合安巴韋單抗/羅米司韋單抗（BRII-196/198）為例，它們是 騰盛博藥、清華大學和深圳市第三人民醫(yī)院的研究人員，歷時近兩個月，從8名深圳新冠感染者的血漿中篩選并改造出來的。

從研究論文來看，他們一共 分離到了206株能與新冠病毒刺突蛋白受體結合區(qū)域（RBD）特異性結合的單克隆抗體，并詳細分析了各個抗體與RBD結合的特點，最終篩選出一對活性最高、互補性超強的中和抗體[8,9]。在這對抗體的基礎上，研究人員改造出了半衰期更長的安巴韋單抗/羅米司韋單抗組合。

作為一種被動免疫方式，治療新冠感染的單克隆中和抗體的作用機制主要包括以下幾方面。

第一，阻斷新冠病毒RBD與人體細胞血管緊張素轉化酶2（ACE2）結合，達到阻止新冠病毒感染人體細胞的目的；第二，中和抗體可以與表達病毒抗原的被感染細胞結合，促進巨噬細胞吞噬、激活抗體及補體依賴的細胞凋亡，加速感染細胞清除；第三，中和抗體結合病毒后，可促進病毒被巨噬細胞吞噬清除[3]。

▲ 中和抗體抗病毒機制[3]

治療新冠感染，使用范圍不受限且窗口期更長

從以上內容可以看出，在新型傳染病疫情爆發(fā)的時候， 從康復者體內篩選強效中和抗體，是人類應對疫情快速且有效的措施。新冠疫情期間獲批的中和抗體就是最好的例子。

實際上，自2020年底開始，就有多個中和抗體陸續(xù)獲得美國FDA的緊急使用授權（EUA），用于新冠肺炎的防治。例如禮來的bamlanivimab/etesevimab能將有高危風險的輕中癥患者的住院及死亡風險降低87%[10]，再生元的casirivimab/imdevimab也能將這一群體的住院及死亡風險降低70%[11]，而sotrovimab的這一數(shù)據(jù)為79%[12,13]。雖然禮來的另一個中和抗體bebtelovimab尚未發(fā)表三期臨床研究數(shù)據(jù)，但是也已經獲得美國FDA的緊急使用授權[14]。

中國國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）應急批準的 第一個抗新冠病毒藥物也是中和抗體——安巴韋單抗/羅米司韋單抗[15]。從三期研究最終分析數(shù)據(jù)來看，與安慰劑組相比， 安巴韋單抗/羅米司韋單抗治療組患者的住院及死亡風險降低80%（P值<0.00001），治療組受試者在28天的治療期內無死亡病例，而安慰劑組有9例死亡， 且癥狀出現(xiàn)10天內均可顯著獲益[16]。也正是基于以上的數(shù)據(jù)， 安巴韋單抗/羅米司韋單抗還被作為抗病毒方案寫入最新發(fā)布的《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第九版）》[17]。

▲ 新冠病毒（圖片來源：NIAID-RML）

從去年11月開始，奧密克戎（B.1.1.529或BA.1）突變株逐漸席卷全球。由于奧密克戎突變株刺突蛋白上出現(xiàn)了超過30個突變，導致許多中和抗體的活性喪失或有所下降，不過 sotrovimab和安巴韋單抗/羅米司韋單抗組合的中和活性均未受到顯著影響[18,19]。

今年年初，科學家在監(jiān)測奧密克戎（BA.1）突變株進化情況時，發(fā)現(xiàn)新的亞型BA.2。在隨后的研究中，科學家發(fā)現(xiàn)奧密克戎BA.2比BA.1傳播性更強[20]。由于BA.2與BA.1在RBD上存在一定的差異[21]，疫苗和中和抗體的預防和治療效果受到挑戰(zhàn)。

從美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）4月8日更新的新冠肺炎的治療指南來看[22]，對于非住院的成人患者而言，中和抗體僅推薦bebtelovimab。因為有基礎研究證實，bebtelovimab對奧密克戎BA.2的中和活性不受影響[23]。不過，bebtelovimab的關鍵三期臨床數(shù)據(jù)還沒有發(fā)布，因此NIH對它的推薦級別為CIII[22]。

▲ NIH推薦的治療方案

至于對奧密克戎BA.1保持了中和活性的sotrovimab，由于4月5日被美國FDA宣布停用而沒有被NIH推薦。從美國FDA公布的信息來看[24]，sotrovimab之所以被停用，主要是因為中和活性下降及血藥濃度不足。

具體來說[24]，與野生型相比，sotrovimab對BA.2的EC50下降了15.7倍；還有兩項研究表明，sotrovimab對BA.2的EC90分別下降了48.1倍（1.476ug/ml）和25.3倍（0.68ug/ml）。從sotrovimab的藥代動力學數(shù)據(jù)來看，在單次注射（500mg）之后，sotrovimab的最大血藥濃度為143ug/ml，不到EC90的10倍[24]。正是基于以上信息，F(xiàn)DA認為之前推薦劑量的sotrovimab不適用于BA.2。

需要指出的是，華盛頓大學醫(yī)學院的研究人員發(fā)表的一項研究表明， sotrovimab對BA.2的中和活性雖然下降了，但是仍能通過Fc段與效應細胞結合而減輕BA.2對表達人ACE2易感小鼠肺部的感染[25]。

安巴韋單抗/羅米司韋單抗組合對BA.2的中和活性也有所下降，體外假病毒實驗表明， 這一組合對BA.2的IC50為1.13ug/ml（騰盛博藥提供數(shù)據(jù)）。不過，由于這一組合單次靜脈給藥（1000mg/1000mg）之后， 血藥濃度可在5小時左右迅速達到峰值；即使在注射后1周時，這一組合的血藥濃度也能維持在（202+154）ug/ml，是針對BA.2中和活性IC50的約220倍以上[26]。因此，目前認為 這一組合對BA.2仍有治療效果。

當然，無論是bebtelovimab，還是sotrovimab，以及安巴韋單抗/羅米司韋單抗組合， 它們對BA.2的效果究竟如何，都需要進一步的臨床研究證實。

▲ 新冠病毒 （圖片來源：NIAID-RML）

在臨床治療中，中和抗體還有幾個不可替代的優(yōu)勢。

首先，被NIH推薦的小分子抗病毒藥物 Paxlovid（奈瑪特韋片/利托那韋片）和Remdesivir的使用受患者的腎功能影響，如果患者的腎小球濾過率（eGFR）＜30mL/min就不推薦使用或限制使用條件[22]。而這類患者更容易發(fā)生突破性感染并進展為重癥[27]，適合盡早給予單克隆中和抗體治療。

其次， Paxlovid包含的利托那韋是CYP3A的強抑制劑，很多常用的藥物是通過CYP3A代謝的，它可能會增加這些藥物的毒性。此外，還有一些藥物能增強CYP3A的活性，這些藥物與Paxlovid聯(lián)用可能會降低奈瑪特韋的血藥濃度。例如臨床常用的心血管藥物如胺碘酮、氯吡格雷、利伐沙班等均與利托那韋存在相互作用。在最新更新的治療指南中，NIH也明確列出了不能與Paxlovid同時使用，或需要調整劑量的藥物[22]。而 單克隆中和抗體也不存在這個問題。

第三，在目前獲批的抗病毒藥物之中，無論是小分子還是中和抗體， 安巴韋單抗/羅米司韋單抗的治療時間窗口（出現(xiàn)癥狀10天）都是最長的[9,10,12,15,22]。這也意味著這個組合能讓更多患者獲益。最后，長半衰期的中和抗體能有效維持血藥濃度，給患者提供長期保護。這個問題，我們在下一部分展開講。

預防感染新冠，中和抗體是疫苗的有力補充

中和抗體的另一個重要作用是預防新冠感染。

雖然公共衛(wèi)生措施和疫苗是預防新冠的重要手段，但是二者均有不足之處。拿接種疫苗來講，它面臨的第一個問題是 衰老、免疫功能低下、基礎疾病多和病毒的變異等會影響疫苗的有效性[28,29]；第二個問題是 疫苗的保護效力也會隨接種時間延長而下降[30]。因此在二者之外，需要一個有效的預防手段，彌補二者的不足。

▲ 不同人群峰值和試驗結束時的抗體滴度比較[29]

臨床研究數(shù)據(jù)證明， 長半衰期的中和抗體是一種重要的長期被動免疫工具。

例如，中和抗體組合casirivimab/imdevimab在新冠感染者家庭成員中開展的暴露后預防3期臨床試驗結果顯示，皮下注射單劑量能將有癥狀新冠感染的風險降低81%[31]；而長效中和抗體組合tixagevimab/cilgavimab的暴露前預防3期臨床研究數(shù)據(jù)表明，中位隨訪83天，與安慰劑相比，這一組合可將出現(xiàn)癥狀的新冠感染風險降低77%[32]。

目前以上兩種預防措施分別獲得FDA的暴露后預防[33]和暴露前預防[34]緊急使用授權。此外，bamlanivimab/etesevimab組合[35]也獲得了FDA的暴露后預防緊急使用授權。

從FDA指定的tixagevimab/cilgavimab適用人群來看[36]， 由于醫(yī)療原因而導致免疫中度至重度受損，或因接受免疫抑制藥物或治療而無法對新冠疫苗產生足夠免疫反應的人，以及由于對新冠疫苗和/或新冠疫苗成分有嚴重不良反應（如嚴重過敏反應）史，而不建議接種任何已批準或授權新冠疫苗的人，能從中和抗體的預防性功能中獲益。

▲ 新冠病毒（圖片來源：NIAID-RML）

不過，在奧密克戎BA.2突變株成為主要流行株之后， 僅有長效中和抗體組合tixagevimab/cilgavimab仍被FDA推薦用于新冠肺炎的暴露前預防。

從FDA公布的說明書來看，與野生型參考毒株相比，tixagevimab/cilgavimab（150mg/150mg）對BA.1的半最大效應濃度（EC50）下降了12-30倍，因此FDA根據(jù)I期藥代動力學研究，將tixagevimab/cilgavimab的給藥劑量提高一倍（300mg/300mg）；這一組合對BA.2的半最大效應濃度（EC50）下降5.2倍，仍保持對BA.2的有效性，目前FDA建議的tixagevimab/cilgavimab用量仍是300mg/300mg[37]。

值得一提的是， 中和抗體組合tixagevimab/cilgavimab之所以能提供長久的保護，是因為tixagevimab/cilgavimab的Fc段經過了YTE改造，半衰期提升到80天以上[38]。我國獲批的 安巴韋單抗/羅米司韋單抗的Fc段也同樣經過了YTE改造，大幅提升了半衰期[26]，使這個組合也具備了提供長期保護的潛力。

以上的內容表明， 新冠中和抗體是新冠疫苗的有力補充，可以有效保護不能接種疫苗或疫苗效果欠佳的人群。而對于已經感染的高風險人群，應用后亦有潛力提供長期保護，避免再次感染。

總的來說，抗體作為一種藥物在臨床上使用已經非常廣泛，單克隆抗體類藥物的誕生改寫了包括癌癥在內的多種疾病的治療范式，讓很多患者獲得了新生。

在抗病毒領域， 單克隆中和抗體作為一種能夠快速獲得，且能用于傳染病治療和預防的藥物，展現(xiàn)了它抗疫“多面手”的特質。

▲ 單克隆中和抗體可以用于新冠防治的多個階段

可以想見，在人類抗擊新冠疫情的過程中，單克隆中和抗體會成為新冠疫苗有力的補充，同時與小分子抗病毒藥物一起讓更多的患者免于住院或死亡，并給使用者提供長期的免疫保護。

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本文作者丨BioTalker

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