単一ドメインカメロイド抗体によるベタコロナウイルスの強力な中和の構造的基盤．

Structural Basis for Potent Neutralization of Betacoronaviruses by Single-Domain Camelid Antibodies.

• Daniel Wrapp
• Dorien De Vlieger
• Kizzmekia S Corbett
• Gretel M Torres
• Nianshuang Wang
• Wander Van Breedam
• Kenny Roose
• Loes van Schie
• Markus Hoffmann
• Stefan Pöhlmann
• Barney S Graham
• Nico Callewaert
• Bert Schepens
• Xavier Saelens
• Jason S McLellan

抄録

コロナウイルスは、スパイク（S）と呼ばれる大きなエンベロープタンパク質を利用して、宿主細胞の受容体と結合し、膜融合を触媒しています。これらのSタンパク質が果たす重要な役割のため、これらのタンパク質は治療薬の開発のための脆弱なターゲットを表しています。ここでは、プレフュージョン安定化コロナウイルススパイクで免疫されたラマからの単一ドメイン抗体（VHH）の分離を記述します。これらのVHHは、それぞれMERS-CoVまたはSARS-CoV-1S偽型ウイルスを中和する。これらのVHHはそれぞれのウイルス標的に結合しており、その結晶構造から2つの異なるエピトープが明らかになったが、いずれのVHHも受容体結合を阻害することが明らかになった。また、SARS-CoV-1のS指向性VHHとSARS-CoV-2Sとの交差反応性を示し、この交差反応性VHHが2価のヒトIgG Fc融合体としてSARS-CoV-2S疑似型ウイルスを中和することを示した。これらのデータは、VHHによる病原性ベタコロナウイルスの中和の分子基盤を提供し、これらの分子がコロナウイルスの発生時に有用な治療薬として役立つ可能性を示唆している。

Coronaviruses make use of a large envelope protein called spike (S) to engage host cell receptors and catalyze membrane fusion. Because of the vital role that these S proteins play, they represent a vulnerable target for the development of therapeutics. Here, we describe the isolation of single-domain antibodies (VHHs) from a llama immunized with prefusion-stabilized coronavirus spikes. These VHHs neutralize MERS-CoV or SARS-CoV-1 S pseudotyped viruses, respectively. Crystal structures of these VHHs bound to their respective viral targets reveal two distinct epitopes, but both VHHs interfere with receptor binding. We also show cross-reactivity between the SARS-CoV-1 S-directed VHH and SARS-CoV-2 S and demonstrate that this cross-reactive VHH neutralizes SARS-CoV-2 S pseudotyped viruses as a bivalent human IgG Fc-fusion. These data provide a molecular basis for the neutralization of pathogenic betacoronaviruses by VHHs and suggest that these molecules may serve as useful therapeutics during coronavirus outbreaks.

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