Bi-paratopic and multivalent VH domains block ACE2 binding and neutralize SARS-CoV-2.
Bi-paratopic and multivalent VH domains block ACE2 binding and neutralize SARS-CoV-2.
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DOI：
10.1038/s41589-020-00679-1
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发表时间：
2021-01
影响因子：
14.8
通讯作者：
Wells JA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bracken CJ;Lim SA;Solomon P;Rettko NJ;Nguyen DP;Zha BS;Schaefer K;Byrnes JR;Zhou J;Lui I;Liu J;Pance K;QCRG Structural Biology Consortium;Zhou XX;Leung KK;Wells JA
针对SARS-CoV-2的中和剂是治疗和预防COVID-19的迫切需要。在这里，我们提出了一种策略，以快速识别和组装合成的人可变重链（VH）结构域的中和表位。我们构建了一个VH噬菌体文库，并针对SARS-CoV-2刺突受体结合域（Spike-RBD）的血管紧张素转换酶2（ACE 2）结合界面。使用掩蔽选择方法，我们鉴定了针对两个非重叠表位的VH结合剂，并将其进一步组装成多价和双互补位形式。与独立的VH结构域相比，这些VH构建体显示出对刺突的亲和力（高达600倍）和对假型SARS-CoV-2病毒的中和效力（高达1400倍）增加。最有效的结合剂，三价VH，中和真实的SARS-CoV-2，半数最大抑制浓度（IC 50）为4.0 nM（180 ng/mL）。与刺突结合的三价VH的冷冻-EM结构显示每个VH结构域在ACE 2结合位点接合RBD，证实了我们的原始设计策略。
Neutralizing agents against SARS-CoV-2 are urgently needed for the treatment and prophylaxis of COVID-19. Here, we present a strategy to rapidly identify and assemble synthetic human variable heavy (VH) domains toward neutralizing epitopes. We constructed a VH-phage library and targeted the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) binding interface of the SARS-CoV-2 Spike receptor-binding domain (Spike-RBD). Using a masked selection approach, we identified VH binders to two non-overlapping epitopes and further assembled these into multivalent and bi-paratopic formats. These VH constructs showed increased affinity to Spike (up to 600-fold) and neutralization potency (up to 1400-fold) on pseudotyped SARS-CoV-2 virus when compared to standalone VH domains. The most potent binder, a trivalent VH, neutralized authentic SARS-CoV-2 with half-maximal inhibitory concentration (IC50) of 4.0 nM (180 ng/mL). A cryo-EM structure of the trivalent VH bound to Spike shows each VH domain engaging an RBD at the ACE2 binding site, confirming our original design strategy.
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