在威斯康辛大学麦迪逊分校的艾伦·勒博教授的实验室里，护士鲨在吃乌贼碎片。
资料来源:Bryce Richter /威斯康星大学麦迪逊分校
根据12月16日发表的一项新研究，被称为VNARs的小型、独特的抗体样蛋白质——来自鲨鱼的免疫系统——可以防止导致COVID-19的病毒、其变种和相关的冠状病毒感染人类细胞。
新的VNARs不会立即用于人体治疗，但它们可以帮助为未来的冠状病毒爆发做好准备。鲨鱼的VNARs能够中和WIV1-CoV，这是一种能够感染人类细胞的冠状病毒，但目前只在蝙蝠中传播，导致COVID-19的病毒可能起源于蝙蝠。
如果这些病毒能够传染给人类，那么提前开发针对这些动物传播病毒的治疗方法可能会被证明是有用的。
威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的病理学教授亚伦·勒博(Aaron LeBeau)领导了这项研究，他说:“最大的问题是，有许多冠状病毒正准备感染人类中。我们正在做的是准备一个鲨鱼VNAR疗法的武器库，可以在未来的SARS爆发之路上使用。这是对未来的一种保险。”
LeBeau和他在医学和公共卫生学院的实验室与明尼苏达大学和Elasmogen的研究人员合作，Elasmogen是苏格兰一家生物医学公司，正在开发治疗性VNARs。该团队在《Nature Communications》杂志上发表了他们的发现。
从Elasmogen的大型合成VNAR库中分离出抗SARS-CoV-2的VNAR。这种鲨鱼VNARs的大小只有人类抗体的十分之一，它能以独特的方式与感染蛋白结合，增强其阻止感染的能力。
“这些小的抗体样蛋白质可以进入人体抗体无法进入的角落和缝隙，”勒博说。“它们可以形成这些非常独特的几何形状。这使得它们能够识别我们人类抗体无法识别的蛋白质结构。”
研究人员对鲨鱼VNARs进行了测试，以对抗传染性的SARS-CoV-2和一种“伪型”病毒，即无法在细胞中复制的病毒。他们从数十亿个可有效阻止病毒感染人类细胞的VNARs中确定了三个候选VNARs。这三种鲨鱼VNARs对导致2003年第一次SARS爆发的SARS-CoV-1也有效。
一种名为3B4的VNAR牢固地附着在病毒刺突蛋白的凹槽上，靠近病毒与人类细胞结合的地方，并似乎阻止了这种附着过程。这在基因多样化的冠状病毒中非常相似，这甚至允许3B4有效地中和MERS病毒，SARS病毒的远亲。
3B4在不同冠状病毒中结合这些保守区域的能力，使其成为对抗尚未感染人类的病毒的一个有吸引力的候选。
在SARS-CoV-2的显著变异中，如德尔塔变异，3B4结合位点也没有改变。LeBeau说，这项研究是在奥密克戎变异被发现之前进行的，但最初的模型表明VNAR对这种新版本仍然有效。
第二强大的鲨鱼VNAR, 2C02，似乎将刺突蛋白锁定为一种不活跃的形式。然而，这种VNAR的结合位点在一些SARS-CoV-2变异中发生了改变，这可能会降低其效力。
Elasmogen首席执行官Caroline Barelle表示:“令人兴奋的是，与针对这种病毒的其他生物制剂和抗体相比，这些新的潜在抗SARS-CoV-2的药物分子的作用机制不同。这是Elasmogen如何有效传递有效治疗分子的又一个很好的例子。”
未来的治疗可能包括多种鲨鱼VNARs的鸡尾酒疗法，以最大限度地提高它们对不同和突变病毒的有效性。这种新型药物比人类抗体更便宜，更容易制造，可以通过多种途径进入人体，但尚未在人类身上进行测试。他们还在研究鲨鱼VNARs帮助治疗和诊断癌症的能力。
疫苗是预防SARS-CoV-2和未来冠状病毒的基石。但有些人，比如免疫系统受损的人，对疫苗的反应不那么好，而且可能受益于抗体等其他治疗方法——这使得开发这些治疗方法成为当前的优先事项。
Mechanisms of SARS-CoV-2 neutralization by shark variable new antigen receptors elucidated through X-ray crystallography