ALPHA前沿案例：靶向新冠的新型高親和力蛋白藥物研發(fā)

以單克隆抗體（mAb）為代表的大分子藥物在抗擊新冠病毒疫情中發(fā)揮了重要作用。然而，現(xiàn)有的抗體療法也面臨著研發(fā)時間長、生產(chǎn)成本高和不能有效應(yīng)對變異毒株等諸多挑戰(zhàn)。針對上述限制，基于誘騙受體體系的小蛋白藥物成為了新興的新冠大分子藥物。相較于抗體藥物，誘騙受體可通過大腸桿菌直接表達(dá)或直接體外合成，支持快速篩選和優(yōu)化工作的同時，有效降低生產(chǎn)成本。同時，鑒于ACE2是主要和重要的新冠病毒功能宿主受體，類似于ACE2結(jié)合域的誘騙蛋白能有效防止病毒逃逸和抗原突變的發(fā)生。

在今年的Science Translational Medicine期刊上，研究人員基于之前的誘騙受體藥物和病毒宿主受體的互作結(jié)構(gòu)信息，進(jìn)一步改造和構(gòu)建能同時多位點結(jié)合病毒的小蛋白藥物（Miniprotein）。新型的Miniprotein能更為模擬真實情況下病毒和細(xì)胞受體之間的相互作用，并通過多點互作（Multivalency）顯著提高其對病毒蛋白的親和力和抗病毒中和能力，進(jìn)一步避免免疫副反應(yīng)的產(chǎn)生。本研究發(fā)現(xiàn)的潛在蛋白藥物TRI2-2，具有優(yōu)越于現(xiàn)有抗體藥物的中和能力，并能有效作用于包括Omicron在內(nèi)的新冠突變毒株。在模擬新冠病毒感染的小鼠模型上，TRI2-2也展示出有效的預(yù)防和治療作用。能模擬病毒感染中多位點結(jié)合的小蛋白藥物的出現(xiàn)，不僅為抗擊新冠提供新的武器，也為抗病毒大分子藥物研發(fā)開拓新的潛在方向和策略。

治療性給藥下TRI2-2在不同SARS感染小鼠模型上的保護(hù)作用

與傳統(tǒng)的蛋白藥物不同，Miniprotein主要通過多點互作發(fā)揮作用，具有Avidity效應(yīng)�；�于此，該研究使用液相免洗的Alphalisa蛋白互作平臺，開展Competition-based off-rate screening，以離解速率為切入點分析和對比候選Miniprotein的親和力。通過將該篩選技術(shù)與和Cell-free protein synthesis (CFPS)工作流偶聯(lián)，研究能迅速開展Miniprotein的構(gòu)建和不同蛋白結(jié)構(gòu)/形式組合的優(yōu)化研究。

結(jié)合Alphalisa技術(shù)的Cell-free protein synthesis (CFPS)工作流

基于同樣的篩選方法，研究進(jìn)一步對比不同形式的Miniprotein和RBD單體或者SARS-CoV-2 S glycoprotein (S6P)三聚體的結(jié)合能力�；�于靶向不同RBD位點的單體Minibinder (MON1-3)，研究構(gòu)建了同源三聚體TRI系列和異源融合蛋白FUS系列，并利用Alphalisa技術(shù)對比其在競爭情況下RBD/S6P-Miniprotein復(fù)合物的解離速度。在多點互作的支持下，TRI和FUS對RBD/S6P的結(jié)合能力相較于單體Minibinder有顯著提升。同時，基于S6P三聚體的復(fù)合物穩(wěn)定性也顯著高于RBD單體。

基于Competition-based off-rate screening對比不同Miniprotein靶向RBD/S6P的結(jié)合能力

 

在對比野生型RBD結(jié)合的基礎(chǔ)上，研究繼續(xù)利用該策略研究Miniprotein對突變體的結(jié)合能力。從結(jié)果上看，TRI系列，尤其是TRI2-2具有廣譜的突變結(jié)合能力，是非常有潛力的新型新冠藥物。

基于Competition-based off-rate screening對比不同Miniprotein靶向攜帶突變的S6P的結(jié)合能力

隨著基因改造技術(shù)和合成生物學(xué)的成熟，支持多靶點同時作用的新型藥物近年來得到了興起，這也對相應(yīng)的結(jié)合檢測和分析提出了新的挑戰(zhàn)。本案例基于靈活、均相的Alphalisa技術(shù)所建立的Competition-based off-rate screening，就是一個很好的應(yīng)對策略。此外，在小分子藥物研發(fā)領(lǐng)域，結(jié)合/解離速率也成為了一個新興的藥物評價和檢測指標(biāo)。對此，我們提供靈活、便捷的Tag-lite動態(tài)結(jié)合分析技術(shù)，助力新興小分子藥物研發(fā)。

利用Tag-lite技術(shù)開展小分子藥物動態(tài)結(jié)合研究