抗新型冠状病毒中和抗体药物的研究进展Δ

那一凡，金鹏飞，倪 倩，谭 琳，陈露露，谭 玲

(北京医院药学部，国家老年医学中心，中国医学科学院老年医学研究院，北京市药物临床风险与个体化应用评价重点实验室(北京医院)，北京 100730)

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)正在世界范围内流行。感染新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的患者表现出广泛的症状，包括咳嗽、发热、不适、肌痛、胃肠道症状、衰老和嗅觉缺失，部分患者可能在症状出现约1周后迅速进展为急性呼吸窘迫综合征进而导致死亡[1]。在疾病的治疗方面，尚无特异性针对该病毒的抗病毒药，临床上仍以支持治疗和对症治疗为主。因此，针对SARS-CoV-2本身开发相应的抗病毒药仍是当前的主要课题。使用患者恢复期血浆治疗病毒感染，本质上是利用其中所含有的针对感染病毒的中和抗体进行治疗的方法，并已在一些临床应用中证明了该方法的有效性。中和抗体是B淋巴细胞产生的一种能够与病原体(如病毒)表面的抗原结合，从而阻止病原体黏附宿主细胞受体或抑制其感染的免疫球蛋白分子，例如用于乙型肝炎、狂犬病、破伤风等预防和治疗的免疫血清(多克隆抗体)，用于呼吸道合胞病毒感染和埃博拉病毒预防和治疗的单克隆抗体，均已在临床试验及临床使用中显示出一定疗效[2]。从COVID-19患者恢复期血浆获得抗SARS-CoV-2抗体，通过相应制备技术获得的中和抗体药物可有效降低COVID-19患者体内病毒载量，是一种有望彻底治愈COVID-19的手段。目前，全球已有包括我国在内的少数国家研制出该类药物并获批上市[3-4]。本文试从SARS-CoV-2的结构，中和抗体药物的作用机制、临床疗效和需要关注的问题等方面进行总结，以期为该类药物的研发和临床应用提供参考。

1 SARS-CoV-2的结构与中和抗体药物的作用靶点

1.1 SARS-CoV-2的结构

SARS-CoV-2是一种单链RNA正链包膜β冠状病毒，同家族成员还包括严重急性呼吸综合征冠状病毒(SARS-CoV)和中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)。SARS-CoV-2与SARS-CoV基因组序列的同源性约为79.6%[4]。在显微镜下，SARS-CoV-2粒子呈球形，其表面分布凸起的棒状粒子(刺突样蛋白)，形状不规则。病毒表面的包膜结构中含有3种蛋白，即刺突蛋白(S蛋白)、包膜蛋白(E蛋白)和膜蛋白(M蛋白)。其中，E蛋白和M蛋白在病毒的装配和成熟中发挥关键作用，S蛋白以三聚体形成突起，伸出包膜表面，参与病毒与宿主细胞的结合[5-6]。

1.2 SARS-CoV-2与受体血管紧张素转换酶2(ACE2)的关系

SARS-CoV-2表面的S蛋白包括S1和S2 2个亚基，S1亚基又包含N-端区(NTD)和受体结合部位(RBD，C-端区)，病毒表面的RBD与宿主细胞表面的ACE2结合，决定了病毒的宿主范围和细胞嗜性[7-8]。S2亚基包含诱导SARS-CoV-2与宿主细胞膜融合过程所需基本结构。由于S蛋白在SARS-CoV-2感染过程中的关键作用，目前研发的大部分SARS-CoV-2中和抗体都以S蛋白为靶点，通过阻断RBD与ACE2的结合，达到中和病毒的目的[9-10]。

2 抗SARS-CoV-2中和抗体药物的分类

2.1 靶点为S1亚基的药物

COVID-19康复者血浆中SARS-CoV-2抗体种类众多，病毒中和活性较高的抗体主要靶向S1亚基上的RBD靶点，目前处于临床阶段的SARS-CoV-2中和抗体均为针对该靶点的药物[11]。Ju等[12]从8例SARS-CoV-2感染者的单个B细胞中分离并鉴定206株特异性单克隆抗体，并证实其活性与抑制RBD和ACE2受体的结合相关。Brouwer等[13]从8例SARS-CoV-2感染者中分离出19株特异性单抗，其中对病毒阻断活性最高的2株抗体(半数抑制浓度分别为0.007和0.009 μg/mL)，靶点也是RBD。我国首个抗SARS-CoV-2特效药物安巴韦单抗/罗米司韦单抗的作用靶点同样是S1亚基的RBD。

2.2 靶点为S2亚基的单抗

尽管已有研究结果表明，COVID-19康复者血浆存在能与S2蛋白结合的抗体[7]。但有关靶向S2亚基的单克隆抗体罕有报道，这有可能是因为作用于该靶点的抗体数量较少或活性较低。1A9是一种S2亚基靶向的SARS-CoV-2中和抗体，Lip等[14]对该抗体进行研究后发现，由于1A9可结合S2亚单位上的肽重复序列(HR)结构域，而S2亚单位又是病毒中不易发生突变的区域(即高度保守的区域)，因此，尽管其中和性能较差，但对于SARS-CoV-2的变异毒株可能具有广泛的中和活性。

2.3 靶点为ACE2位点以外的中和抗体

该类抗体通过在空间上干扰ACE2和RBD的相互作用，达到抑制病毒进入宿主细胞的作用。Barnes等[9]发现的C135抗体可以ACE2位点以外的高度保守表位为靶点，证明该抗体具有高效的中和SARS-CoV-2的作用，并推测这类抗体可能与其他中和抗体药物产生协同作用。Beddingfield等[15]的临床前研究结果显示，C135和C144抗体组合可有效预防SARS-CoV-2感染，阻断恒河猴疾病模型中COVID-19的疾病进展，且呈剂量效应关系。

3 已获批准的中和抗体药物的临床治疗作用

近年来，单克隆抗体的研制取得了显著进展。从COVID-19康复患者中获得特异性B细胞，通过鼠杂交瘤融合技术、单个B细胞分选技术、噬菌体展示技术和转基因小鼠技术等抗体筛选技术，获得大量人源化程度较高的单克隆抗体。由于每例患者都表现出独特的SARS-CoV-2中和抗体的生物分布模式，使得SARS-CoV-2抗体的开发更具挑战性[16]。目前，大多数中和抗体正处于研发和临床前研究阶段，但也有进入Ⅲ期临床试验或已获得国家紧急使用授权的药物。

由美国LLY公司与加拿大Abcellera公司联合开发的LY-CoV555(巴尼韦单抗，bamlanivimab)，是从美国第1例康复的COVID-19患者血浆中获得的抗S蛋白抗体。该药作为世界上首个SARS-COV-2特异性抗体治疗药物，于2020年11月9日获得美国食品药品监督管理局(FDA)用于治疗COVID-19的紧急使用授权。Chen等[17]的研究共纳入452例轻度或中度COVID-19患者，随机分为四组后分别注射单剂量巴尼韦单抗(700、2 800和7 000 mg)或安慰剂，测定第11日后病毒载量并统计第29日患者与COVID-19相关的住院或急诊治疗比例。该研究结果显示，给予巴尼韦单抗治疗的患者住院率(1.6%)显著低于安慰剂组(6.3%)，接受巴尼韦单抗2 800 mg剂量治疗的患者病毒载量与安慰剂组相比降低了3.4倍，差异有统计学意义(P<0.05)，但巴尼韦单抗其他剂量组与安慰剂组患者病毒载量的差异无统计学意义(P>0.05)；巴尼韦单抗组在治疗期间发生不良反应的患者百分比为22.3%(69/309)，安慰剂组为24.5%(35/143)，常见不良反应为腹泻(3.2%)和呕吐(1.6%)。

Cohen等[18]关于巴尼韦单抗用于预防SARS-COV-2感染的随机对照试验结果显示，单次静脉输注巴尼韦单抗4 200 mg的受试者在第57日的核酸阳性率显著低于安慰剂组(8.5%vs. 15.2%)，且治疗组未出现死亡病例(安慰剂组死亡5例)。在1 175例受试者中，巴马尼单抗组和安慰剂组的不良反应发生率分别为20.1%和18.9%，最常见的不良反应为尿路感染。

VIR-7831(sotrovimab)是由美国Vir公司(Vir Biote-chnology)和英国GSK公司联合开发的全人源SARS-CoV-2中和抗体，其来源于2003年严重急性呼吸综合征(SARS)康复者体内分离的抗体S309，该抗体在结合S蛋白的同时并不影响其他抗体与之结合，相反还能增强其他抗体的中和作用，并且其结合位点是S1亚基中相对保守的位点，故在很大程度上避免了免疫逃逸，提高其他中和抗体的治疗作用[19]。Gupta等[20]的临床试验结果显示，给予轻中度COVID-19患者单次输注sotrovimab(500 mg)29 d后，因疾病进展导致的住院或死亡率显著降低(相对风险降低85%，有统计学意义)。此外值得注意的是，sotrovimab 的有效剂量仅为500 mg，这一剂量允许肌内注射，从而增加COVID-19患者治疗的方便性；同时，较低的给药剂量也可能减少不良反应。在接受sotrovimab治疗的患者中，17%的患者报告发生不良反应/事件(有2%发生严重不良反应/事件)，主要不良反应为腹泻；安慰剂组中，19%的患者报告发生不良反应/事件(有6%发生严重不良反应/事件)。且研究人员认为这些事件大多是COVID-19疾病进展所致。Aggarwal等[21]的研究认为，与未接受中和抗体治疗的SARS-CoV-2变异株(德尔塔)感染患者相比，sotrovimab(500 mg)能够降低COVID-19门诊患者住院率和28 d全因死亡率。Martin-Blondel等[22]近期的研究结果也显示，使用sotrovimab(500 mg)可以避免奥密克戎变异株感染患者症状发展。

美国Regeneron Pharmaceuticals公司开发的双抗REGN-COV2(casirivimab+imdevimab)是采用COVID-19康复患者血浆和转基因小鼠技术制备的人源化抗体。2个单抗能非竞争性结合S蛋白的RBD，且具有高度亲和力(KD=0.56～45.2 nmol/L)[23]。Weinreich等[24]的随机对照试验结果证明，轻中度COVID-19患者单剂量注射REGN-COV2后7 d，低剂量组(2.4 g)和高剂量组(8 g)患者病毒载量下降程度[(-1.60±0.14)log10 copies/mL和(-1.90±0.14)log10 copies/mL)]大于安慰剂组[(-1.34±0.10)log10 copies/mL)]，并发现基础病毒载量越高的患者治疗效益可能越大，但差异无统计学意义(P>0.05)。该药的药动学研究结果显示，>95%的患者在第29日的血清中药物浓度远高于基于体外和临床前数据的预测浓度，2种抗体的平均估算半衰期为25～37 d。2020年 11月21日，REGN-COV2获得美国FDA用于治疗COVID-19的紧急使用授权。在此之后，O’Brien等[25]进行的预防性研究结果显示，给予血清抗体阴性的COVID-19无症状感染者皮下注射低剂量REGN-COV2(2种抗体各给药0.6 g)，与安慰剂组相比，可显著降低28 d内患者转化为有症状感染者的发生率(29.0%vs. 42.3%)。

上海君实生物医药科技股份有限公司和中国科学院微生物研究所联合研制的埃特司韦单抗(etesevimab)也是运用单细胞测序技术从COVID-19康复者外周血分离得到的抗体，于2020年6月进入Ⅰ期临床试验，是继巴尼韦单抗后第2个进入临床试验的SARS-CoV-2中和抗体。针对巴尼韦单抗在其Ⅲ期临床试验结果中改善COVID-19患者临床症状证据不足的问题，美国LLY公司与上海君实生物医药科技股份有限公司联合推出埃特司韦单抗/巴尼韦单抗联合疗法，并于2021年2月获得美国FDA用于治疗COVID-19的紧急使用授权。该药的Ⅲ期临床试验结果显示，接受埃特司韦单抗/巴尼韦单抗联合治疗(2 800 mg/2 800 mg)的患者，其第11日的病毒载量与安慰剂组相比明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)，且第29日的COVID-19相关住院或急诊治疗率也降低(联合治疗组为0.9%，安慰剂组为5.8%)[26]。

清华大学、深圳市第三人民医院与腾盛博药生物科技有限公司合作，采用单个B细胞分选技术从国内COVID-19康复患者体内筛选出全人源单克隆抗SARS-CoV-2中和抗体安巴韦单抗/罗米司韦单抗(amubarvimab+romlusevimab)，该药于2021年12月8日获得国家药品监督管理局的上市批准，用于治疗SARS-CoV-2检测结果为阳性，同时伴有进展为重型COVID-19危险因素的成人和青少年(年龄≥12岁，体重≥40 kg)患者[27]。腾盛博药生物科技有限公司官方公布的Ⅲ期临床最终结果显示，与安慰剂相比，安巴韦单抗/罗米司韦单抗联合疗法使临床进展高风险的COVID-19门诊患者住院和死亡风险降低80%，差异有统计学意义(P<0.05)，且安全性优于安慰剂；从研究第0日至第28日，治疗组没有患者死亡，而安慰剂组有9例患者死亡；与安慰组相比，治疗组患者死亡比例显著降低(P=0.003 7)；无论从症状出现后的早期(0～5 d)或晚期(6～10 d)开始治疗的受试者中，都观察到类似的有效性[28]。

已获得授权用于治疗COVID-19的部分中和抗体药物见表1。

表1 已获得授权用于治疗COVID-19的部分中和抗体药物Tab 1 Part of the neutralizing antibodies authorized for the treatment of COVID-19

4 目前关于中和抗体药物可能存在的不足与挑战

4.1 对抗体依赖性增强效应和重症患者的临床效果缺乏研究

多数中和抗体药物临床试验疗效及政府机构所批准的适应证均是针对轻中度非住院COVID-19患者，而对重症住院患者的疗效研究并不充分。有研究结果表明，免疫系统过度激活会引发细胞因子风暴，引起危及生命的多器官衰竭是导致COVID-19患者治疗失败和死亡的重要原因[29]。

另一方面，抗体依赖性增强效应也是一个需要重点关注的潜在风险。该现象最早在登革热患者的治疗中被观察到，但其产生机制尚不完全清楚。Weinreich等[24]在其研究中分别讨论了REGN-COV2对未产生内源性免疫应答患者(即血清抗体阴性)和已产生内源性免疫应答患者(即血清抗体阳性)的疗效差异，并认为注射REGN-COV2后，未产生内源性免疫应答的患者获益更大。但上述研究中，血清学阴性患者仅占全部住院患者的42%，多数重症患者在病情发展后体内都存在中和抗体，而这些自身免疫产生的抗体与外源性抗体之间是协同还是拮抗作用并不清楚。近期发表的针对sotrovimab和安巴韦单抗/罗米司韦单抗应用于COVID-19住院患者的研究结果显示，sotrovimab和安巴韦单抗/罗米司韦单抗均不能改善总体COVID-19住院患者的临床预后；进一步的亚组分析结果显示，在513例患者中，有301例患者(占59%)的血浆中SARS-CoV-2内源性抗体呈阴性，而安巴韦单抗/罗米司韦单抗对该类患者的临床预后有潜在的益处，提示COVID-19患者越早进行中和抗体的免疫治疗其获益可能越大[30]。2项关于巴尼韦单抗和REGN-COV2对COVID-19住院患者的研究结果也显示，SARS-CoV-2内源性抗体阴性的患者应用上述2种抗体药物获益更大[31-32]。尽管上述研究的结果有相似之处，但因研究的总体样本量较少，导致亚组分析并不充分，该结论仍应谨慎对待。因此，我国上市的安巴韦单抗/罗米司韦单抗虽对感染晚期患者也具有治疗效果，但也未被批准用于重症患者的治疗。

4.2 病毒的变异与免疫逃逸

目前，多个SARS-CoV-2变异株已在全球范围内出现并广泛流行，不同变异株对各种中和抗体的敏感性不同。有研究结果表明，B.1.351(贝塔)变异株能抵抗靶向NTD中超抗原位点和RBD中受体结合基序的多个单抗(包括 LYCoV555和REGN10933)。最近流行的SARS-CoV-2变异株B.1.1.529(奥密克戎)，其显著特征之一是在S蛋白处检测到大量的突变点(约30个)，并且约15个突变位点位于中和抗体药物的主要结合位点(RBD)，这表明奥密克戎变异株可能有更大的概率发生免疫逃逸[33]。免疫逃逸可能会产生严重后果，如果在全球范围内发生不受控制的传播，可能导致感染、再感染，使病毒在变异过程中进一步增强适应性并最终导致发病率和死亡率升高。由于SARS-CoV-2变异株的存在使得单一抗体疗法可能存在较高的失败风险。Ho等[34]的研究显示，在B.1.351和B.1.1.7(阿尔法)变异株存在下LY-CoV555完全丧失中和活性，双抗REGN-COV2和sotrovimab虽能够中和变异株，但中和效力均显著下降。2021年12月12日，腾盛博药生物科技有限公司宣布，新的体外嵌合病毒实验中和数据表明，虽然安巴韦单抗对抗奥密克戎变异株的活性显著下降，但罗米司韦单抗不受影响，认为安巴韦单抗/罗米司韦单抗联合疗法保持对奥密克戎变异株的中和活性[28]。

5 总结与展望

当前SARS-CoV-2的全球大流行已造成前所未有的健康和经济损失，危机还未得到有效控制。世界各国的公共卫生系统都承受着巨大压力，很多患者因救治不及时而丧生。尽管全球已有多个疫苗产品陆续被批准用于人体预防免疫，但随着疫苗接种规模不断扩大，其不良反应也日益凸显，包括发热、头痛、肌痛、局部红肿和疲倦等，甚至出现喉头水肿、过敏性休克等严重不良反应。此外，新型变异毒株的出现仍然是当前抗击COVID-19疫情的重大挑战[11,35]。因此，开发出针对SARS-CoV-2的有效药物仍是彻底战胜疫情的有效手段之一。中和抗体药物具有特异性好、安全性高、作用机制明确、便于大规模生产、能够同时用于预防和治疗等优点，成为研发抗SARS-CoV-2药物的新突破口。上述抗SARS-CoV-2中和抗体药物的上市，说明有望通过该类药物治愈COVID-19。

但中和抗体药物也存在不足，如前述中提到的由于病毒变异而产生的免疫逃逸、抗体依赖性增强效应以及对重症患者的临床效果不佳。建议在研发和使用中和抗体药物的过程中，持续跟进变异株在全球的流行情况，开发更多结合不同位点特别是保守位点的广谱单抗或双抗疗法。针对中和抗体药物可能对体内已产生内源性抗体的患者疗效较差的问题，建议在拟应用药物前常规检测体内是否已产生内源性抗体，为患者是否适用于中和抗体疗法提供决策。为改善重症COVID-19患者的疗效，可尝试对抗体进行改造，以提高其体内药效、药动学特性。