北京大学与佑安医院等单位用高通量单细胞测序找到新冠肺炎多种全人源抗体

北京大学医院

日前,在北京市科委协调支持下,北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)发挥所长,用最新的技术努力寻找治疗手段、改进诊断方法,并联合首都医科大学附属北京佑安医院、北京义翘神州科技有限公司等单位,用高通量单细胞测序找到了新冠肺炎多种全人源抗体,有望为大规模疫情防控提供解决方案。

新冠肺炎(COVID-19)亟需特效治疗药物。日前利用康复期病人血浆治疗虽初见成效,但大规模使用受限。而康复期病人血浆中实际起治疗作用的是病毒特异性中和抗体。制备高纯度的全人源中和抗体可以提供更安全、高效和大规模适用的治疗方法,为抗体治疗、短期预防和即时检测提供新途径。然而制备特异性最强、安全性最高的临床用中和抗体需要在大量候选抗体中筛选,耗时较长。

为大幅加快临床中和抗体的筛选速度,北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)谢晓亮团队提出了对康复期病人血液中的B细胞进行高通量单细胞测序的方法,构建了整体实验方案,并与多家单位联合攻关。佑安医院从2月9日起收集了12位康复期病人的血液样本,进行B细胞单细胞分选。随后北京大学团队进行了单细胞RNA建库与测序分析,共在14.3万个B细胞中检测出1.5万个IgG抗体序列,并从其中挑选出138个富集度最高的IgG抗体。这些抗体已由北京义翘神州科技有限公司进行体外抗体表达生产。

目前,利用重组病毒蛋白进行的酶联免疫吸附 (ELISA)测试已筛选出与病毒表面S蛋白和RBD蛋白具有nM级别特异性结合的抗体。体外细胞活病毒结合与中和实验正在进行当中。目前合作团队正致力于将筛选出的抗体用于新冠肺炎的中和抗体治疗,经后续动物实验与临床验证后有望成为更为安全且针对性强的治疗方案。

同时,临床验证后的中和抗体也可用于短期预防,有望为医护人员和病人家属提供短期免疫保护(约3周)。不仅如此,特异性结合最强的抗体也正用于研发快速、精准的病毒抗原检测试剂盒。

新冠肺炎康复者体内存在大量由B细胞VDJ基因重排生成的抗体,想要提取抗体的具体蛋白序列,必须借助单细胞克隆或者单细胞测序。常规B细胞单细胞克隆技术耗时较长,而直接对B细胞进行单细胞VDJ测序仅需两天,从而使临床用中和抗体的研发大大加快。康复者的免疫系统已从中挑选出与病毒特异性结合最好的中和抗体并相应的B细胞进行克隆富集;克隆型富集程度越高,其抗体用于临床的可能性越大。而单细胞VDJ测序的独特优势就在于可以快速提供克隆型富集程度及相应的抗体编码序列。

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