靶向HIV-1 gp41和gp120高保守区的纳米抗体-CD4单域大分子的构建及功能研究

批准号:
81630090
项目类别:
重点项目
资助金额:
275.0 万元
负责人:
姜世勃
依托单位:
学科分类:
H34.药物学
结题年份:
2021
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
应天雷、于飞、王茜、王丽丽、李浩洋、吴艳玲、洪斌斌、王春雨、杨文倩
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中文摘要
现有的靶向HIV-1包膜蛋白的中和单克隆抗体均靶向gp120和gp41表面暴露的抗原位点,这些位点突变易产生中和抗体逃逸株。HIV-1 gp41 NHR三聚体的口袋区非常保守,且只在病毒发生融合时瞬间暴露,是一个研发广谱单抗的理想靶点。但由于瞬时暴露所造成的空间位阻和动力学障碍,完整的抗体分子很难进入该靶点发挥作用。因此,我们拟构建模拟NHR三聚体的抗原,对本室拥有的超大型全人源纳米抗体(HnAb)库进行筛选,期望获得具有广谱HIV中和活性的小分子量HnAb,并使用抗体-药物偶联策略将HnAb与靶向gp120高保守区的CD4单域(mD1)分子和可溶解HIV感染细胞膜的溶膜素(LP)共价连接形成三功能生物大分子(mD1-HnAb-LP)。它既可抑制HIV感染,又可杀灭HIV感染细胞和被激活的HIV潜伏感染的细胞,可清除病毒潜伏库。 因此,本课题研究为艾滋病的治疗尤其是功能性治愈提供了新的方向
英文摘要
The currently available HIV-1 neutralizing monoclonal antibodies (nmAbs) mainly target the epitopes on gp120 surface (e.g., CD4 binding site, CD4-induced epitope, high-mannose oligosaccharides) or that of gp41 (e.g., membrane-proximal external region), which are susceptible to mutations with resistance to these nmAbs. The highly conserved pocket in the HIV-1 gp41 NHR-trimer with transit exposure for a very short period of time during the virus-cell fusion is an ideal target for the development of broad-spectrum nmAbs. However, the whole antibody IgG molecule (~ 150kD) is too big to access to this target site because of the Steric and kinetic barriers. Here, we intend to construct gp41 NHR-trimer antigens and use them to screen our established extremely large human nanobody (HnAb) library for obtaining broad-spectrum HIV neutralizing HnAbs with small molecular weight (~ 15kD). Next, we will use antibody-drug conjugate strategies to link HnAb with a single CD4 domain (mD1) and a cell membrane-lytic peptide (LP). This three-specific anti-HIV molecule (mD1-HnAb-LP) is expected to attack HIV with three hits at once, which not only inhibits HIV infection and inactivates HIV virions, but also kill HIV-infected cells and the activated latent HIV-infected cells, thus accelerating HIV latent library cleared achieve functional HIV cure purposes. Therefore, the present study will open a new avenue for developing strategies for AIDS treatment and HIV cure.
治愈艾滋病目前仍是HIV/AIDS研究领域的挑战。现在已经有许多靶向HIV-1包膜蛋白gp120和gp41表面暴露抗原位点的中和单克隆抗体,但这些位点突变易产生中和抗体逃逸株。HIV-1 gp41 NHR三聚体的口袋区非常保守,只在病毒发生融合的过程中瞬时暴露,是一个研发广谱中和抗体的理想靶点。但由于瞬时暴露所造成的空间位阻和动力学障碍,完整的抗体分子很难进入该靶点发挥作用。纳米抗体或单链抗体分子量小,能克服空间位阻的问题而与该靶点结合。因此,在本研究中,我们设计构建了四种模拟gp41 NHR三聚体的抗原,分别通过筛选全人源纳米抗体酵母展示库和免疫羊驼获得的NHR特异性的纳米抗体噬菌体展示库,成功筛选到纳米抗体NB328-172。该纳米抗体能特异性结合gp41 NHR,并且可以中和HIV-1 Bal感染。同时,我们还以报道的单链抗体D5 scFv为基础,成功表达了该单链抗体。研究发现D5 scFv能中和HIV-1感染,在与靶向gp120的蛋白mD1.22联合使用时,对抑制HIV-1感染具有协同作用。单独使用时D5 scFv不能灭活游离病毒颗粒,但二者联合使用时,D5 scFv能增强mD1.22对HIV-1 游离病毒颗粒的灭活作用。进一步我们使用不同长度的柔性连接子连接mD1.22和D5 scFv,构建了五种双靶点融合蛋白(DLDs)。DLDs均能有效的结合gp120和N63-trimer,且可以阻断六螺旋的形成。DLDs能有效地抑制多种HIV-1感染,并且能有效地灭活游离的病毒颗粒,活性在低纳摩尔水平。其中连接子为35-mer的融合蛋白DL35D活性最佳。因此,我们将DL35D与微管蛋白抑制剂DM1偶联,构建了三功能生物大分子DL35D-DM1。研究发现DL35D-DM1不仅能有效地抑制HIV-1感染,灭活病毒颗粒,还可以特异性地杀伤HIV-1感染的细胞H9 /HIV-1IIIB细胞,同时其也能特异性杀伤罗米地辛激活的潜伏感染细胞ACH-2,而对未感染的HIV-1细胞、未激活的HIV-1潜伏感染细胞及多种未感染的人类细胞均没有明显的杀伤作用,说明构建的DL35D-DM1具备进一步开发为新型HIV治疗/治愈药物的潜力。因此,本课题研究为艾滋病的治疗尤其是功能性治愈提供了新的方向。
期刊论文列表
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Adding an Artificial Tail-Anchor to a Peptide-Based HIV-1 Fusion Inhibitor for Improvement of Its Potency and Resistance Profile.
在基于肽的 HIV-1 融合抑制剂中添加人工尾锚以提高其效力和耐药性。
DOI:10.3390/molecules22111996
发表时间:2017-11-20
期刊:Molecules (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Su S;Ma Z;Hua C;Li W;Lu L;Jiang S
通讯作者:Jiang S
DOI:10.3390/v11080705
发表时间:2019
期刊:Viruses-Basel
影响因子:4.7
作者:Pu Jing;Wang Qian;Xu Wei;Lu Lu;Jiang Shibo
通讯作者:Jiang Shibo
A Toxin-Conjugated Recombinant Protein Targeting gp120 and gp41 for Inactivating HIV-1 Virions and Killing Latency-Reversing Agent-Reactivated Latent Cells.
一种靶向 gp120 和 gp41 的毒素缀合重组蛋白,用于灭活 HIV-1 病毒粒子并杀死潜伏期逆转剂重新激活的潜伏细胞。
DOI:10.1128/mbio.03384-21
发表时间:2022-02-22
期刊:mBio
影响因子:6.4
作者:Wang X;Xu W;Liu Z;Wu Y;Wang Q;Cao M;Ying T;He N;Lu L;Jiang S
通讯作者:Jiang S
DOI:10.3390/v11090811
发表时间:2019-09
期刊:Viruses-Basel
影响因子:4.7
作者:Wang Chen;Cheng Shuihong;Zhang Yuanyuan;Ding Yibo;Chong Huihui;Xing Hui;Jiang Shibo;Li Xuebing;Ma Liying
通讯作者:Ma Liying
Synergistic Effect by Combining a gp120-Binding Protein and a gp41-Binding Antibody to Inactivate HIV-1 Virions and Inhibit HIV-1 Infection.
结合 gp120 结合蛋白和 gp41 结合抗体产生协同效应,灭活 HIV-1 病毒粒子并抑制 HIV-1 感染。
DOI:10.3390/molecules26071964
发表时间:2021-03-31
期刊:Molecules (Basel, Switzerland)
影响因子:--
作者:Wang X;Cao M;Wu Y;Xu W;Wang Q;Ying T;Lu L;Jiang S
通讯作者:Jiang S
靶向SARS-CoV-2棘突蛋白S2亚单位上HR1区的小分子类广谱冠状病毒融合抑制剂的研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:150万元
- 批准年份:2021
- 负责人:姜世勃
- 依托单位:
冠状病毒S蛋白S2亚单位中广谱抗冠状病毒药物靶点的研究
- 批准号:82161138002
- 项目类别:地区科学基金项目
- 资助金额:75万元
- 批准年份:2021
- 负责人:姜世勃
- 依托单位:
基于RBD的广谱抗β属冠状病毒B亚群(β-CoVB)新型疫苗的设计及其机制研究
- 批准号:--
- 项目类别:--
- 资助金额:150万元
- 批准年份:2020
- 负责人:姜世勃
- 依托单位:
基于重组蛋白的HIV灭活剂的设计及其作用机制的研究
- 批准号:81173098
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:姜世勃
- 依托单位:
国内基金
海外基金
