上海海洋大学食品学院许剑锋课题组，用重组蛋白从免疫骆驼中以噬菌体展示技术鉴定出与SARS-CoV-2 S-蛋白上的受体结合域高亲和力纳米抗体，通过生物膜层干涉技术研究多样纳米抗体和抗原结合表位性能，用假病毒细胞实验检测纳米抗体的活性。采用结构生物学技术X衍射和冷冻电镜解析RBD与双特异纳米抗体的三元复合物晶体结构，通过Octet生物大分子相互作用分析系统分析抗体结合位点。研究论文“ Structure basis of two nanobodies neutralizing SARS-CoV-2 Omicron variant by targeting ultra-conservative epitopes”近日在线发表于国际知名学术期刊《Journal of Structural Biology》。研究生孙增超为本文第一作者，中国医药质量管理协会纳米抗体质量专业委员会委员、校聘教授许剑锋为共同通讯作者。课题组前期相关研究成果已发表在《PNAS  Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA》、《Cell Structure》和《Protein Expression and Purification》等国际主流期刊上。研究得到了中科院上海药物所研究员耿勇、武汉病毒所龚睿研究员和协和医科大学戴媛媛教授的技术支持。该研究获得了上海市食品一流学科、中科院上海药物研究所资助基金、江苏省东疆英才计划以及济南市创新团队项目的资助。

冠状病毒都有刺突蛋白（Spike protein，S蛋白,其决定病毒和宿主细胞相互识别。SARS-CoV-2刺突S-蛋白质是通过与细胞表面受体血管紧张素转化酶2（ACE2）相互作用进入呼吸道上皮细胞。理解SARS-CoV-2刺突S-蛋白质与宿主细胞膜融合，及其前后的构象状态的变化，有利于对各个阶段的构象状态阻断，从而达到中和的目的。冠状病毒刺突S-蛋白质被宿主的蛋白酶切割为N端的S1亚结构域和C端与膜结合的S2亚结构单元，S1/S2异构体组装成三聚体，在病毒外壳上凸起，形成一个刺突；在S2亚结构单元，有一个疏水的融合肽。在感染的过程中，与受体结合后，构象发生了巨大的变化，刺突S-蛋白就会从一个亚稳定状态的融合前的构象(prefusion)转化为融合后的状态，进而与宿主细胞膜融合。

NB2B4和NB1A2捕捉到SARS-CoV-2单体构象

该研究成果阐明了多价纳米抗体中和作用机理。以结构生物学为基础设计新型双特异性中和多价纳米抗体，对变异新冠病毒RBD依然具有有效的ACE2受体的竞争能力和超高的亲和力。这将显著促进冠状病毒的防治和检测技术水平，为抗冠状病毒的双特异纳米抗体药物研发提供了新思路。

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（供稿：食品学院）