最近在JACS上报道的一篇标题为 “Polyvalent Nanobody Structure Designed for Boosting SARS-CoV2 Inhibition” 的文章。该文的通讯作者是伊利诺伊大学-香槟分校化学和生物工程系的Xing Wang教授。本文主要介绍了一种基于DNA和纳米抗体偶联物的多价纳米抗体系统(Polyvalent Nb Structure, PNS)，能够大幅增加纳米抗体对特定抗原的结合能力。在本文的例子中，这种PNS展现了极强的抗SARS-CoV-2刺突蛋白和抑制病毒侵入的能力。

    自2019年起，严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)由于其高度传染性和致命的呼吸道疾病特征，给世界各地的人们带来了巨大的医疗和经济负担。在病毒入侵过程中，SARS-CoV-2通过人血管紧张素转换酶2(hACE2)与病毒细胞膜上的刺突受体结合域(RBD)的相互作用与宿主细胞结合并入侵。除了传统的抗病毒药物外，使用治疗性中和抗体结合RBD也是有效的方法之一。然而，单克隆抗体的生产周期长，成本高昂，且可能会引起不必要的抗体依赖性增强(ADE)感染。取自抗体重链可变区抗原结合域的纳米抗体(Nb)受到了越来越多的关注，它们拥有着与单克隆抗体相似的抗原结合功能，但结合力和治疗效果往往不如单克隆抗体好。因此，将几个纳米抗体串联是提高其治疗效果的常用策略。

    为了克服工程化多价Nb结构(PNS)的挑战，本文作者开发了一种新的构建PNS的策略，通过和DNA发生定量偶联，将Nb连接在具有期望的Nb密度的金纳米粒上。形成不影响Nb结合能力的多价结构后，能够大幅提升Nb与SARS-CoV-2病毒RBD的结合能力以及抵抗病毒侵入细胞的能力，展现出良好的治疗效果和前景。(图1)

    接下来，作者团队将该偶联物装载到金纳米颗粒上以形成多价纳米抗体PNS。他们借助硫醇-金反应，用ssDNA探针功能化13 nm的AuNP表面，该探针可以与具有互补序列的偶联在Nb上的ssDNA杂交，将纳米抗体固定在金纳米颗粒表面。他们表征了该PNS的一些基本性质如电势、形貌和分散度等，还计算了一个金纳米颗粒上接枝的纳米抗体数目，并以此推算在该接枝密度下，纳米抗体在金纳米颗粒上的空间间隔模式与它结合三聚体RBD时匹配，代表了该PNS可能具有抑制RBD与hACE2结合的能力。(图3)

    随后，作者团队用表面等离子体共振实验检测了PNS和单价Nb与SARS-CoV-2刺突蛋白的结合力。结果显示，PNS比单独的Nb结合刺突蛋白的能力高约1000倍，这些增加归因于在AuNP上的多个Nbs之间的相互作用，且与三聚体刺突蛋白的空间匹配。(图4)

    进一步地，为了确定该PNS是否也能阻断病毒感染，作者团队进行了假病毒侵入抑制试验。作者使用了携带SARS-CoV-2刺突蛋白的HIV假病毒系统。同时利用BHK21-hACE2细胞，通过在假病毒基因组中编码的荧光素酶产生的生物发光来确定病毒的侵入。不仅在冷冻电镜下可以观察到病毒与PNS结合后形成复合物，相比起单独使用纳米抗体，PNS也显示出了优异的病毒入侵抑制，在2 nM剂量下即可实现75 %左右的抑制。表明了PNS在治疗SARS-CoV-2感染中的应用潜力。(图5)

    最后，作者也使用相同的实验流程检验了该PNS是否能抑制SARS-CoV-2最新的两种突变株，BQ1.1和XBB，入侵组织细胞。实验结果表明，在2 nM的剂量下同样能够实现80 %以上的抑制。证明该PNS对多种突变体均有效果。(图6)