一种针对新型冠状病毒的单域抗体及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种针对新型冠状病毒SARS‑CoV‑2的人源化单域抗体及其应用。本发明专利技术保护SEQ ID No.1～SEQ ID No.5任一所述的单域抗体，实验结果证明，本发明专利技术提供的单域抗体与RBD抗原的亲和力好，对SARS‑CoV‑2假型病毒中和活性高。本发明专利技术对于新型冠状病毒SARS‑CoV‑2引起的疾病的预防、临床治疗和诊断试剂的研发均具有重要的科学意义和应用前景。

Single domain antibody against novel coronavirus and its application

【技术实现步骤摘要】
一种针对新型冠状病毒的单域抗体及其应用
本专利技术涉及生物医药领域，具体涉及一种针对新型冠状病毒SARS-CoV-2的人源化单域抗体及其应用。
技术介绍
抗体是一类能与抗原特异性结合的免疫球蛋白。抗体药物泛指利用先进技术获得的具有治疗功能的全抗体分子和抗体片段的统称，是靶向性治疗的重要手段之一。抗体药物的具体作用靶点包括但不限制于：癌细胞特异抗原、免疫检查点分子、细胞因子及其受体、病毒蛋白、细菌毒素等。抗体药物治疗的主要疾病类型包括多种癌症、血液病、类风湿关节炎等自身免疫病、心血管疾病、病毒感染等。除了作为治疗手段外，抗体也常常用于疾病的预防、诊断和检测领域。重链抗体是天然存在的一种抗体类型，其于1993年首次由比利时布鲁塞尔自由大学的Hamers博士及其团队报导(Hamers-CastermanC,AtarhouchT,MuyldermansSetal.Naturallyoccurringantibodiesdevoidoflightchains.Nature.1993；363:446-8.)。重链抗体是骆驼科动物或软骨鱼类所具有的独特抗体类型，其抗体结构域天然缺失轻链，只由两条重链组成。重链抗体的抗原识别功能主要由重链抗体的可变区(VHH)决定。单独的VHH即可以识别抗原，因此其又被称为单域抗体(Single-domainantibody，sdAb)。单域抗体的分子量只有约13-15KDa，直径约为2.5nm，长4nm，是迄今为止最小的具有抗原结合功能的抗体片段。经过多年的研究，单域抗体逐渐展现出十分优异的分子特性和成药性。单域抗体除了具有传统抗体的抗原结合能力外，与传统抗体比较它还具有许多独特的性质,比如稳定性好，可抵达特殊抗原表位，砌块模式任意组合，生产成本低等，因此无论在药物应用还是临床诊断等领域都具有广阔的前景(MuyldermansS.Nanobodies:naturalsingle-domainantibodies.AnnuRevBiochem.2013；82:775-97.)。获得单域抗体的常规方法是通过多次免疫骆驼科动物、B淋巴细胞分离、VHH区扩增、噬菌体文库构建和筛选等众多步骤构成。随着合成生物学的发展，构建基于全合成人源化的高质量随机化大容量单域抗体库成为可能。冠状病毒科是一类主要感染脊椎动物的单股正链RNA病毒家族，其基因组是已知RNA病毒中相对较大的。冠状病毒颗粒的典型特征为在电子显微镜下呈现出“皇冠”样形态，此形态是由分布于病毒包膜上的众多刺突蛋白(Spike,S蛋白)所形成的。冠状病毒科包含4个病毒属，分别为：α冠状病毒属，β冠状病毒属，γ冠状病毒属和δ冠状病毒属。与人类感染相关的冠状病毒主要为α冠状病毒属和β冠状病毒属成员。具体病毒成员包括：229E，NL63,OC43,HKU1,SARS-CoV,MERS-CoV和SARS-CoV-2。冠状病毒通常经呼吸道或粪口途径感染，可导致多种疾病，如：普通感冒、支气管炎、肺炎，肠胃炎以及心脏病变等。某些冠状病毒的致死率较高，并且传播速度较快，能引起严重的社会和公共卫生问题。2019年末开始出现的新型冠状病毒(SARS-CoV-2)早期也被称为2019-nCoV,为β冠状病毒属成员，为新发病原体,与SARS-CoV同源性约为80％，主要引起人类新型冠状病毒肺炎(COVID-19)。SARS-CoV-2病毒在体外可以感染多种细胞，包括Vero-E6，Huh7，Calu-3，以及分化的人呼吸道上皮细胞等。SARS-CoV-2病毒是具有包膜的正链RNA病毒。病毒颗粒直径约为80～140nm。其包膜为脂质双层，含有3类包膜糖蛋白：S蛋白，E蛋白和M蛋白。S蛋白是形成病毒“冠状”形态的主要蛋白之一，介导SARS-CoV-2进入细胞。SARS-CoV-2的S蛋白约由1273个氨基酸组成，结构上属于Ⅰ型膜融合蛋白，分为S1和S2两个区。S1区主要包括受体结合区(receptorbindingdomain，RBD)，而S2区则为膜融合所必需。SARS-CoV-2的潜在受体是人血管紧张素转换酶2(humanangiotensinconvertingenzyme2，ACE2)。SARS-CoV-2病毒RBD结构决定了其与潜在受体ACE2结合的效率以及感染的种属特异性，是重要的中和抗体识别与开发靶点。SARS-CoV-2病毒潜在起源于蝙蝠SARS样冠状病毒，经过中间宿主的过度进而完成了感染人类的过程，目前已知SARS-CoV-2在人际间传播力较强，致病力高于引起普通感冒的冠状病毒。由于SARS-CoV-2为新发病原体，人群中普遍缺乏抗体，因此人群对SARS-CoV-2普遍易感。经过基因序列比对分析，SARS-CoV-2的RBD区与普通感冒冠状病毒及MERS-CoV的同源性极低，即使与SARS-CoV的RBD区比较也存在大量突变，因此已知的针对SARS-CoV和MERS-CoV的中和抗体与SARS-CoV-2新发病原体之间普遍缺乏交叉保护效果。鉴于此，开发针对SARS-CoV-2刺突蛋白RBD区域的特异性抗体对于疾病的临床治疗和诊断试剂的研发均具有重要的科学意义和应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种针对新型冠状病毒SARS-CoV-2的人源化单域抗体及其应用。第一方面，本专利技术保护单域抗体，包括互补决定区CDR1、CDR2和CDR3；所述单域抗体为如下(a1)-(a5)中的任一种：(a1)包括SEQIDNo.1自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；(a2)包括SEQIDNo.2自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；(a3)包括SEQIDNo.3自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；(a4)包括SEQIDNo.4自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；(a5)包括SEQIDNo.5自N端第26～32位所示的CDR1、第49～56位所示的CDR2和第95～112位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体。所述单域抗体还包括框架区FR1、FR2、FR3和FR4；所述FR1如SEQIDNo.1自N端第1～25位或SEQIDNo.2自N端第1～25位或SEQIDNo.3自N端第1～25位或SEQIDNo.4自N端第1～25位或SEQIDNo.5自N端第1～25位所示；所述FR2如SEQIDNo.1自N端第35～50位或SEQIDNo.2自N端第35～50位或SEQIDNo.3自N端第35～50位或SEQIDNo.4自N端第35～50位或SEQIDNo.5自N端第33～48位所示；所述FR3如SEQIDNo.1自N端第59本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单域抗体，包括互补决定区CDR1、CDR2和CDR3；/n所述单域抗体为如下(a1)-(a5)中的任一种：/n(a1)包括SEQ ID No.1自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；/n(a2)包括SEQ ID No.2自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；/n(a3)包括SEQ ID No.3自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；/n(a4)包括SEQ ID No.4自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；/n(a5)包括SEQ ID No.5自N端第26～32位所示的CDR1、第49～56位所示的CDR2和第95～112位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体。/n

【技术特征摘要】
1.单域抗体，包括互补决定区CDR1、CDR2和CDR3；
所述单域抗体为如下(a1)-(a5)中的任一种：
(a1)包括SEQIDNo.1自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；
(a2)包括SEQIDNo.2自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；
(a3)包括SEQIDNo.3自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；
(a4)包括SEQIDNo.4自N端第26～34位所示的CDR1、第51～58位所示的CDR2和第97～114位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体；
(a5)包括SEQIDNo.5自N端第26～32位所示的CDR1、第49～56位所示的CDR2和第95～112位所示的CDR3的单域抗体或其功能活性变体。


2.如权利要求1所述的单域抗体，其特征在于：
所述单域抗体还包括框架区FR1、FR2、FR3和FR4；
所述FR1如SEQIDNo.1自N端第1～25位或SEQIDNo.2自N端第1～25位或SEQIDNo.3自N端第1～25位或SEQIDNo.4自N端第1～25位或SEQIDNo.5自N端第1～25位所示；
所述FR2如SEQIDNo.1自N端第35～50位或SEQIDNo.2自N端第35～50位或SEQIDNo.3自N端第35～50位或SEQIDNo.4自N端第35～50位或SEQIDNo.5自N端第33～48位所示；
所述FR3如SEQIDNo.1自N端第59～96位或SEQIDNo.2自N端第59～96位或SEQIDNo.3自N端第59～96位或SEQIDNo.4自N端第59～96位或SEQIDNo.5自N端第57～94位所示；
所述FR4如SEQIDNo.1自N端第115～125位或SEQIDNo.2自N端第115～125位或SEQIDNo.3自N端第115～125位或SEQIDNo.4自N端第115～125位或SEQIDNo.5自N端第113～123位所示。


3.如权利要求1或2所述的单域抗体，其特征在于：
所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，迟晓静，刘秀英，
申请(专利权)人：中国医学科学院病原生物学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11