匹兹堡大学医学院(University of Pittsburgh School of Medicine)的科学家们利用化学、生物和人工智能的进步，开发出了一种异常快速和高效的方法，用于发现微小的抗体片段，而这些抗体片段在开发致命疾病的治疗方法方面具有巨大潜力。

 

今天发表在《细胞系统》(Cell Systems)杂志上的这项技术，与皮特团队从羊驼中提取微小SARS-CoV-2抗体片段的方法相同，这可能成为一种可吸入的治疗COVID-19的人类疗法。这种方法有可能快速识别针对病原体不同部位的多个有效纳米体，杏耀主管从而挫败变种。

 

皮特大学细胞生物学助理教授、资深作者史毅博士说:“大多数针对SARS-CoV-2的疫苗和治疗都是针对刺突蛋白，但如果病毒的那部分发生突变(我们知道确实如此)，这些疫苗和治疗可能就不那么有效了。”“我们的方法是一种开发由多个纳米体组成的治疗鸡尾酒的有效方法，可以发动多管齐下的攻击来中和病原体。”

 

Shi和他的团队专注于寻找纳米体，这是骆驼和其他骆驼产生的小而高度特异的抗体片段。由于纳米体易于生产和生物工程，因此对开发用于治疗特别有吸引力。此外，它们具有高稳定性和溶解度，可雾化吸入，而不像传统抗体那样通过静脉滴注。

 

通过用一小块病原体让美洲驼免疫，美洲驼的免疫系统在大约两个月内产生大量成熟的纳米体。接下来就是要弄清楚哪种纳米体最能中和病原体，并且最有希望发展成人类疗法。

 

这就是史教授的“高通量蛋白质组学策略”发挥作用的地方。

 

“使用这项新技术，在几天的时间里，我们通常能够从免疫的羊驼血清中识别出数万种不同的、高效的纳米体，杏耀平台总代理并对它们的某些特性进行调查，比如它们与病原体的结合位置，”史说。“在采用这种方法之前，识别高亲和力纳米体一直是极具挑战性的。”

 

在提取富含成熟纳米体的羊驼血液样本后，研究人员将这些纳米体分离出来，这些纳米体可以与病原体上的目标特定结合。纳米体随后被分解，释放出每个纳米体独有的小“指纹”肽。这些指纹肽被放入质谱仪中，这是一台测量它们质量的机器。通过了解纳米体的质量，科学家们可以弄清楚它们的氨基酸序列——决定纳米体结构的蛋白质组成块。然后，研究人员可以从氨基酸回溯到DNA，这是构建更多纳米体的方向。

 

同时，氨基酸序列被上传到一台配有人工智能软件的计算机上。通过快速筛选大量的数据，该程序“了解”哪些纳米体与病原体的结合最紧密，以及它们与病原体的何处结合。在目前大多数可用的COVID-19疗法中，这是刺突蛋白，但最近已经变得很清楚，刺突上的一些位点容易发生突变，从而改变其形状并允许抗体“逃逸”。史教授的方法可以在穗上选择进化稳定的结合位点，因此不太可能让新的变异溜走。

 

最后，构建最有效、最多样的纳米体的方向可以被注入细菌细胞的大桶中，细菌细胞就像一个微型工厂，与生产传统抗体所需的人类细胞相比，大量生产出更多的纳米体。细菌细胞在10分钟内翻倍，有效地使纳米体翻倍，而人类细胞需要24小时才能做到同样的事情。

 

“这大大降低了生产这些治疗药物的成本，”Shi说。

 

史教授和他的团队认为，他们的技术不仅有助于开发针对COVID-19的疗法，甚至还可以用于下一次大流行。

 

施教授说:“能够快速、廉价地识别出高效、特定的纳米体的可能用途是巨大的。”“我们正在探索它们在治疗癌症和神经退行性疾病中的应用。我们的技术甚至可以用于个性化医疗，开发出针对变异超级细菌的特定治疗方法， 杏耀的体会 ，而其他所有抗生素都无法对付这种细菌。”