重要突破! 我国科研人员发现能强效抑制艾滋病病毒的纳米抗体

近年来，抗逆转录病毒疗法（ART）在抑制人体免疫缺陷病毒（HIV-1）方面取得进展，显著延长了艾滋病患者的寿命，但并非治愈性治疗，且需终身服用。该疗法同时也带来了严重的副作用，并导致大量耐药病例的出现。因此，强效广泛中和抗体（bNAbs）成为HIV-1免疫治疗的潜在替代或补充方法，但靶向HIV-1包膜突刺的bNAbs可能受到抗体耐药性的影响，限制其临床疗效。相比之下，CD4作为HIV-1进入宿主细胞的主要受体，成为治疗HIV1的重要靶点，然而目前仅有的一种CD4抗体药物（Ibalizumab）在抑制HIV病毒的广谱性和效率上仍存在不足，可能导致病毒逃逸，且生产成本较高。

近日，南京大学医学院吴稚伟和吴喜林的课题组在HIV治疗研究方面取得了新的进展。该研究发现强调了抗CD4纳米抗体在HIV治疗中的高效且广谱的效果，对推进HIV的临床治疗具有重要意义。

该团队通过羊驼免疫和高通量噬菌体展示技术，成功从羊驼体内分离出一系列CD4纳米抗体，并对其进行了表征。结果表明，在采集的1920个单克隆细菌菌落中，429个在ELISA上呈结合阳性（图1a）。值得注意的是，其中47种结合物对HIV-1感染表现出中和活性（图1b）。429种阳性结合物和47种中和物的序列比对显示，阳性结合物具有高度的多样性（图1c）。研究通过使用VHH融合的人Fc4格式在293 F细胞中表达抗体进行进一步表征（图1d）。值得注意的是，47个细胞上清液中有29个能够与CD4结合，并有效地中和超过50%的HIV-1感染（图1e）。此外，它们与CD4的结合亲和力测定结果表明，31个纳米体表现出在纳摩尔范围内的亲和力（图1f）。基于这些结果和序列分析，纯化了5个具有不同序列的纳米抗体进一步评价其对代表性HIV-1假病毒的中和活性。根据其中和曲线发现Nb434-Fc和Nb457-Fc是最有效的（图1g）。

图1 抗CD4纳米抗体的分离与鉴定

研究进一步通过分析HIV-1假病毒和从慢性感染中分离出病毒评价了抗CD4纳米抗体Nb434-Fc和Nb457-Fc的中和活性。结果表明Nb434-Fc和Nb457-Fc均优于Ibalizumab，显示出显著提高的平均IC₉₀值和更宽的中和广度。与Nb434-Fc相比，Nb457-Fc表现出特殊的结合亲和力和优越的中和能力。

为了进一步阐明纳米抗体的抗病毒分子机制，研究团队解析了首选候选物Nb457与CD4的复合物晶体结构，发现Nb457通过诱导CD4构象的变化，有效阻断了HIV与CD4的结合，从而阻止了病毒的入侵。此外，Nb457与CD4的结合不干扰MHC-II的结合和T细胞的功能。这些结果突出了Nb457-Fc或工程化的纳米抗体Nb457-NbHSA-Nb457的安全性和潜在的治疗价值。

在此基础上，研究评估了纳米抗体Nb457治疗HIV-1感染人源化NDG-HuPBL小鼠的体内疗效，结果表明工程化的纳米抗体Nb457-NbHSA-Nb457在活病毒和人源化小鼠模型中展现出高效的中和活性和100%的保护性。采用腹腔给药和皮下给药的方法联合评估Nb457在体内的作用，结果显示Nb457纳米抗体具有良好的治疗效果，能够将病毒载量抑制到极低水平。

研究结论

本研究代表了超强效抗CD4纳米体作为抗HIV-1感染的有前途的治疗方法的重大进展。Nb457所表现出的独特特性，包括其不干扰MHC-II结合和T细胞功能，以及其对多种HIV-1毒株的卓越疗效，使其成为进一步研究和治疗应用的优异候选者。重要的是，功能化纳米抗体Nb457-NbHSA-Nb457在一些HIV感染的人源化小鼠中显示出强大的保护作用，进一步强调了其作为靶向多种临床HIV-1变异（包括耐药菌株）的高效候选药物的潜力。

从医学角度来看，该研究为艾滋病的治疗提供了新的药物选择。纳米抗体有望成为一种新型的抗艾滋病药物，与现有的治疗方法相结合，提高治疗效果，延长患者的生命。然而，纳米抗体的研究仍处于起步阶段，面临诸多挑战。例如，提升纳米抗体的生产效率和降低成本，以及确保其安全性和有效性等问题亟待解决。尽管如此，随着科研的不断进展，这些问题有望逐步得到克服。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-51414-6