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(diǎn)深度

原標(biāo)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(diǎn)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(tuán)隊(duì)就開始在康復(fù)者血漿中尋找治療新冠的“特效藥”——中和抗體。時(shí)至今日， 國內(nèi)外已經(jīng)有多款單克隆中和抗體獲批用于新冠肺炎的治療和預(yù)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(yīng)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(xiàng)里程碑式的研究成果[1]：對白喉產(chǎn)生免疫能力的動(dòng)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(xiàng)工作獲得了1901年頒發(fā)的首個(gè)諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)[2]。

也正是這個(gè)研究，奠定了體液免疫研究的基礎(chǔ)，預(yù)示著康復(fù)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(rèn)知，是從抗感染開始的。

▲ 諾獎(jiǎng)官網(wǎng)截圖

在隨后的時(shí)間里， 恢復(fù)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(fù)期血漿也被用于新冠肺炎的治療。

從理論上講，恢復(fù)期血漿可以迅速應(yīng)對新型病毒的爆發(fā)。不過，恢復(fù)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(jī)對照臨床研究證明它給患者帶來的收益和風(fēng)險(xiǎn)，等等[3]。以上的種種不足，在一定程度上限制了恢復(fù)期血漿在臨床上的應(yīng)用。

好在科學(xué)一直在進(jìn)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(xué)家陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了產(chǎn)生抗體的B細(xì)胞，還以原子級的分辨率搞清楚了抗體的結(jié)構(gòu)，讓我們對抗體的認(rèn)知越來越清晰。

到1975年，讓抗體真正成為一種藥物的技術(shù)出現(xiàn)了。那一年， Georges K?hler和César Milstein發(fā)明了生產(chǎn)單克隆抗體技術(shù)[4]，9年之后他們也因此獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)[5]。這項(xiàng)革命性技術(shù)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(lǐng)域，針對CD20、HER2、EGFR和PD-1/L1等靶點(diǎn)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(lǐng)域，單抗也發(fā)揮著重要的作用。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(nèi)的9個(gè)傳染病領(lǐng)域，至少有21種中和抗體進(jìn)入臨床后期階段或者獲得批準(zhǔn)上市[3]。其中， 第一個(gè)獲批的抗病毒中和抗體可以追溯到1998年，當(dāng)時(shí)美國FDA批準(zhǔn)了單抗隆抗體palivizumab用于預(yù)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(gè)獲批治療藥物也是中和抗體。2020年10月，美國FDA批準(zhǔn)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(gè)月之后，F(xiàn)DA又批準(zhǔn)了第二個(gè)治療埃博拉病毒感染的藥物——中和抗體Ebanga（Ansuvimab-zykl）[7]。時(shí)至今日，獲批的抗埃博拉病毒藥物仍只有這兩個(gè)中和抗體組合，由此可見中和抗體在抗病毒領(lǐng)域的重要地位。

單克隆中和抗體的篩選和作用機(jī)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(fù)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(qiáng)的中和抗體也并不容易。

簡單來講，整個(gè)過程可以分為五步： 獲取康復(fù)者血漿、尋找產(chǎn)生中和抗體的B細(xì)胞、鑒定、抗體特征分析和篩選（有些抗體還會進(jìn)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(xué)和深圳市第三人民醫(yī)院的研究人員，歷時(shí)近兩個(gè)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(jié)合區(qū)域（RBD）特異性結(jié)合的單克隆抗體，并詳細(xì)分析了各個(gè)抗體與RBD結(jié)合的特點(diǎn)，最終篩選出一對活性最高、互補(bǔ)性超強(qiáng)的中和抗體[8,9]。在這對抗體的基礎(chǔ)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(dòng)免疫方式，治療新冠感染的單克隆中和抗體的作用機(jī)制主要包括以下幾方面。

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

▲ 中和抗體抗病毒機(jī)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(nèi)容可以看出，在新型傳染病疫情爆發(fā)的時(shí)候， 從康復(fù)者體內(nèi)篩選強(qiáng)效中和抗體，是人類應(yīng)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(shí)際上，自2020年底開始，就有多個(gè)中和抗體陸續(xù)獲得美國FDA的緊急使用授權(quán)（EUA），用于新冠肺炎的防治。例如禮來的bamlanivimab/etesevimab能將有高危風(fēng)險(xiǎn)的輕中癥患者的住院及死亡風(fēng)險(xiǎn)降低87%[10]，再生元的casirivimab/imdevimab也能將這一群體的住院及死亡風(fēng)險(xiǎn)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(gè)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(jīng)獲得美國FDA的緊急使用授權(quán)[14]。

中國國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）應(yīng)急批準(zhǔn)的 第一個(gè)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(fēng)險(xiǎn)降低80%（P值<0.00001），治療組受試者在28天的治療期內(nèi)無死亡病例，而安慰劑組有9例死亡， 且癥狀出現(xiàn)10天內(nèi)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(gè)突變，導(dǎo)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(xué)家在監(jiān)測奧密克戎（BA.1）突變株進(jìn)化情況時(shí)，發(fā)現(xiàn)新的亞型BA.2。在隨后的研究中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)奧密克戎BA.2比BA.1傳播性更強(qiáng)[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(yù)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?yàn)橛谢A(chǔ)研究證實(shí)，bebtelovimab對奧密克戎BA.2的中和活性不受影響[23]。不過，bebtelovimab的關(guān)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?yàn)橹泻突钚韵陆导把帩舛炔蛔恪?/p>

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(xiàng)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(dòng)力學(xué)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(rèn)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(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員發(fā)表的一項(xiàng)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(yīng)細(xì)胞結(jié)合而減輕BA.2對表達(dá)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(shí)驗(yàn)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(shí)左右迅速達(dá)到峰值；即使在注射后1周時(shí)，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(rèn)為 這一組合對BA.2仍有治療效果。

當(dāng)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(jìn)一步的臨床研究證實(shí)。

▲ 新冠病毒 （圖片來源：NIAID-RML）

在臨床治療中，中和抗體還有幾個(gè)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?yàn)V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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)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(shí)使用，或需要調(diào)整劑量的藥物[22]。而 單克隆中和抗體也不存在這個(gè)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(shí)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(gè)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(hù)。這個(gè)問題，我們在下一部分展開講。

預(yù)防感染新冠，中和抗體是疫苗的有力補(bǔ)充

中和抗體的另一個(gè)重要作用是預(yù)防新冠感染。

雖然公共衛(wèi)生措施和疫苗是預(yù)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(gè)問題是 衰老、免疫功能低下、基礎(chǔ)疾病多和病毒的變異等會影響疫苗的有效性[28,29]；第二個(gè)問題是 疫苗的保護(hù)效力也會隨接種時(shí)間延長而下降[30]。因此在二者之外，需要一個(gè)有效的預(yù)防手段，彌補(bǔ)二者的不足。

▲ 不同人群峰值和試驗(yàn)結(jié)束時(shí)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(dòng)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(yù)防3期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，皮下注射單劑量能將有癥狀新冠感染的風(fēng)險(xiǎn)降低81%[31]；而長效中和抗體組合tixagevimab/cilgavimab的暴露前預(yù)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(fēng)險(xiǎn)降低77%[32]。

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

從FDA指定的tixagevimab/cilgavimab適用人群來看[36]， 由于醫(yī)療原因而導(dǎo)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(chǎn)生足夠免疫反應(yīng)的人，以及由于對新冠疫苗和/或新冠疫苗成分有嚴(yán)重不良反應(yīng)（如嚴(yán)重過敏反應(yīng)）史，而不建議接種任何已批準(zhǔn)或授權(quán)新冠疫苗的人，能從中和抗體的預(yù)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(yù)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(yīng)濃度（EC50）下降了12-30倍，因此FDA根據(jù)I期藥代動(dòng)力學(xué)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(yīng)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(hù)，是因?yàn)閠ixagevimab/cilgavimab的Fc段經(jīng)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(jīng)過了YTE改造，大幅提升了半衰期[26]，使這個(gè)組合也具備了提供長期保護(hù)的潛力。

以上的內(nèi)容表明， 新冠中和抗體是新冠疫苗的有力補(bǔ)充，可以有效保護(hù)不能接種疫苗或疫苗效果欠佳的人群。而對于已經(jīng)感染的高風(fēng)險(xiǎn)人群，應(yīng)用后亦有潛力提供長期保護(hù)，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(jīng)非常廣泛，單克隆抗體類藥物的誕生改寫了包括癌癥在內(nèi)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(lǐng)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(yù)防的藥物，展現(xiàn)了它抗疫“多面手”的特質(zhì)。

▲ 單克隆中和抗體可以用于新冠防治的多個(gè)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(bǔ)充，同時(shí)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(hù)。

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本文作者丨BioTalker

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