[發明專利]一種抗SARS-CoV-2病毒的人工模擬抗體及其應用

有效

• 申請號: 202210939738.9
• 申請日: 2022-08-05
• 公開（公告）號: CN115141311B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 劉名茗;李冰雪;趙亞;張強;李煒
• 申請（專利權）人: 華中農業大學
• 主分類號: C08F220/60
• 分類號: C08F220/60;C08F220/54;C08F222/38;A61K31/785;A61P31/14
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 徐紹新

本發明公開了一種人工模擬抗體，它是由N?丙烯酰基?氨基酸功能單體與丙烯酰胺衍生物發生自由基鏈式聚合反應后生成的水凝膠聚合物納米顆粒，屬于化學醫藥技術領域。該人工模擬抗體能快速且特異性地結合新冠病毒(SARS?CoV?2)野生株和變異株的刺突蛋白(S蛋白)受體結合域(RBD)，從而阻斷SARS?CoV?2S蛋白與宿主細胞血管緊張素轉化酶2(ACE2)受體的結合，進而抑制SARS?CoV?2對宿主細胞的毒性以及在宿主細胞體內的復制和增值，以達到控制SARS?CoV?2感染和傳播的目的，在SARS?CoV?2感染治療和疫情控制方面具有廣闊應用前景。

技術領域

本發明屬于生物化學技術領域，涉及一種抗SARS-CoV-2病毒的人工模擬抗體，本發明還涉及該人工模擬抗體的制備方法和應用。

背景技術

新型冠狀病毒肺炎(Corona?Virus?Disease?2019，COVID-19)已對全人類生命健康與安全造成了極大的威脅。引起COVID-19的急性呼吸系統綜合癥冠狀病毒2(Severeacute?respiratory?syndrome?coronavirus?2，SARS-CoV-2)主要由4種結構蛋白組成，分別為刺突蛋白(spike，S)、包膜蛋白(envelope)、膜蛋白(membrane)和核衣殼蛋白(nucleocapsid)。其中S蛋白包括N端的S1亞基和C末端的S2亞基，S1亞基包含大約200個氨基酸的受體結合域(receptor?binding?domain，RBD)負責病毒與宿主受體結合，S2亞基負責病毒與宿主細胞膜融合。S蛋白在病毒附著、感染和傳播中發揮至關重要的作用，通過與宿主細胞的血管緊張素轉化酶2(angiotensin?convertingenzyme2，ACE2)結合進而感染細胞，是抗SARS-CoV-2藥物研發的重要靶點。

水凝膠聚合物納米顆粒是由多種功能單體通過自由基引發聚合反應形成C-C鍵鏈接而成的高分子聚合物，其主鏈為C-C長鏈，側鏈為不同功能單體，如丙烯酰胺類化合物、丙烯酸類化合物所帶的疏水性、親水性和(或)帶電性基團。這些基團與蛋白抗體肽鏈中氨基酸側基的結構和性質類似，同樣可以提供疏水、靜電、氫鍵以及π-π堆積作用。水凝膠聚合物納米顆粒能否實現特異分子識別功能，關鍵在于其側鏈中引入的功能單體是否能提供與目標生物分子結合位點高度互補的多重相互作用。由于功能單體的種類和配比可調，使得合成的水凝膠聚合物納米顆粒具有廣泛的化學多樣性。因此，通過調節功能單體的種類和配比，使合成的聚合物納米顆粒具有與目標生物大分子某一特定區域氨基酸序列相匹配的側鏈結構以及表面化學性質，可以實現其對目標生物大分子的特異性識別。這種與蛋白質等生物大分子具有相似尺寸的聚合物納米顆粒具有類似于抗體的性質和功能，又被稱之為“塑料”抗體或人工模擬抗體。由于聚合物納米顆粒的制備過程簡單，成本低廉，理化性質穩定，對pH、溫度等環境變化耐受能力更強，不需開展生物活體實驗，也不會引入病毒或細菌等潛在生物毒素，安全性更高，因此有望取代天然抗體在生物科學領域發揮特定的作用和功能。

人工合成水凝膠聚合物納米顆粒之所以能夠體現出生物抗體/受體的仿生特性，主要是因為其模擬了生物大分子之間的特異性相互作用。因此，研究抗原與抗體，抗原與受體之間特有的分子識別機理對于如何設計和篩選聚合物納米顆粒具有非常重要的借鑒作用。有研究對SARS-CoV-2和ACE2復合晶體結構進行了解析，結果表明，兩者之間的結合位點位于棘突蛋白的RBD區域,其氨基酸序列為333-527。在此區域我們進行了分子對接，得到了對接得分較高的氨基酸功能單體。對目標蛋白-抗體/受體復合物晶體結構以及結合位點的分析有助于候選功能單體的理性選擇，使構建的水凝膠聚合物納米顆粒文庫靶向性更強，文庫容量更小，縮短了抗體開發時間，最終獲得親和性好的水凝膠聚合物納米顆粒。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種抗SARS-CoV-2病毒的人工模擬抗體，該抗體可以結合野生型SARS-CoV-2病毒及目前主流突變毒株S蛋白中的RBD結構域，并形成穩定的復合物，從而抑制病毒感染進程。旨在解決現有技術中缺乏針對新冠病毒的安全有效人工模擬抗體的問題。