[发明专利]一种靶向新冠病毒S-NTD蛋白的纳米单域抗体及其应用

说明书

本发明公开了一种靶向新冠病毒S蛋白NTD结构域的特异性单域抗体NTD‑R4P1‑A1，针对高度保守的S蛋白NTD结构进行多轮筛选最终获得特异性高的单域抗体，其序列如SEQ ID No.1所示。本发明公开的单域抗体NTD‑R4P1‑A1具有高度特异性，且结构简单，便于生产和常温保存，提高了检测新冠病毒的准确度，并且为后续制备免疫多种病毒变异株的疫苗奠定了基础。

技术领域

本发明涉及生物医学或生物技术应用领域，尤其涉及一种靶向新冠病毒S-NTD蛋白的纳米单域抗体及其应用。

背景技术

新型冠状病毒COVID-19是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2即SARS-CoV-2所引起的。与其他β冠状病毒如SARS-CoV、MERS-CoV等病毒类似，SARS-CoV-2是一种包膜正链的RNA类病毒，与SARS-CoV有高度的同源性。冠状病毒表面具有刺突糖蛋白Spike(常用S表示)，S蛋白是一种能够识别细胞表面的受体蛋白，每个单体由S1和S2两个区域组成，分别负责受体结合和膜融合；其中S1由受体结合结构域(Receptor binding domain，RBD)和N端结构域(N-terminal domain，NTD)组成，其中RBD是病毒能够感染细胞的关键所在。细胞受体血管紧张素转换酶2(ACE2)是一个广泛分布于人类呼吸道细胞表面的膜蛋白，S蛋白通过RBD与ACE2结合进入机体内部进行大量扩增，继而引发机体产生一列诸如发热、全身疼痛、咳嗽等症状，并且随病情的进一步加重还会表现出呼吸困难、胸闷、心慌，甚至引发脓毒症的休克、凝血功能异常以及出血功能障碍、酸中毒等严重不良后果。

新冠的变异性极强，目前发现的变异株已超千种，其中值得关注的新冠病毒变异株有五种：Alpha、Beta、Gamma、Delta、Omicron，而奥密克戎为主要的流行株。如何针对高变异性的新冠病毒开发广谱药物是目前新冠药物研发的一个重难点。众所周知，S蛋白的RBD区域突变是新冠发生变异的一个重要原因，也是目前药物研发的重点方向，目前新冠抗体多为针对S蛋白RBD区或是ACE2的中和抗体。随着研究深入，科研人员在对于S蛋白的突变体研究中发现随着RBD的构象变化NTD运动也随之发生变化，这表明，NTD可能参与了病毒感染的调控；此外还发现来自康复患者的一些抗体能够通过与病毒刺突蛋白上的NTD结合来阻断这种病毒，且研究显示这些抗体与那些结合RBD的抗体一样高效，进一步对仓鼠研究中发现，使用的抗体中所有能够防止机体感染的抗体都与NTD的某个位置有结合。由此可见NTD特异性的抗体在对SARS-CoV-2的免疫反应中发挥了重要作用。开发针对S蛋白NTD区域的有效抗体疫苗或将大大提升机体对于新冠的免疫能力。

然而，目前在新冠检测和治疗领域中仍缺乏效果令人满意的针对新冠病毒的单域抗体，迫切需要开发一款新的且效率高的特异性单域抗体用于新冠病毒的检测中。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种冠病毒S-NTD蛋白的纳米单域抗体，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种可以高精确度和敏感性识别冠病毒S-NTD蛋白的纳米单域抗体，所述单域抗体靶向的是新冠病毒S蛋白N端结构域NTD。

因为纳米抗体克服了传统抗体的缺点，具有分子量低、稳定性强、溶解性好、易表达、低免疫原性、渗透性和靶向性强，且生产成本低易表达纯化的特点，因而靶向S蛋白NTD区域的纳米抗体无疑将拥有更广泛的适用性，低免疫原性和强靶向性意味着同计量抗体将拥有更低的机体负担和更高的治疗效果；S蛋白RBD突变率高，而NTD相对具有较高的保守性，因而针对NTD区域开发的纳米抗体对于多种新冠突变株仍能发挥作用。

根据上述技术原理，本发明第一方面，公开了一种靶向新冠病毒S蛋白NTD结构域的单域抗体VHH，将其命名为NTD-R4P1-A1，其氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。

本发明第二方面公开了一种编码上述第一方面公开的单域抗体的核酸。

进一步的，所述核酸序列如SEQ ID No.2所示。