笑傲江湖,谁与争锋 — 2021 用Biacore 发表的CNS文章荟萃(上)

1 月 21, 2022

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Biacore作为分子间相互作用检测的 “金标准”,以其卓越的检测性能、可靠的实验数据、广泛的应用方向,成为分子间相互作用检测的利器,为广大科研工作者提供无数核心实验数据。

近几年,我们经历了与新冠漫长而艰难的拉锯战,而这场战役暂未停止,科研工作者仍在争分夺秒地与新冠病毒斗争。Biacore也秉承初心,与各位小伙伴们砥砺奋进,在众多研究领域持续保持着傲人的成绩。仅2021年度,全球科研人员使用Biacore在 CNS各类期刊的总文章发表量就已高达1061篇!接下来,就让小编以CNS主刊上发表的部分文章为例,与大家一起近距离欣赏Biacore的高超武艺吧!

2021年,近百篇CNS正刊文章(不算在线发表还没出版的哦)借助Biacore检测技术完成了相关实验内容,对应的研究领域也几乎涵盖了基础科研与药物研发的各个环节。除了新冠突变株作用机制、抗体药物发现、疫苗设计等方面,也有大量关于肿瘤免疫、动脉粥样硬化、遗传性神经疾病、神经元发育、细胞迁移分化等方面的基础研究!小分子化药、抗体、脂类、病毒粒子、纳米颗粒、核酸等,也均能在这里找到Ta的互作对象。

01病毒入侵机制解读(新冠类)
图1  借助BIACORE完成的RaTG13的RBD与25个种属ACE2的结合测定[1]

图1 借助BIACORE完成的RaTG13的RBD与25个种属ACE2的结合测定[1]

2021年6月,中国科学院微生物研究所、安徽大学、山西农业大学等多单位合作,在Cell联合发表了题为“Binding and molecular basis of the bat coronavirus RaTG13 virus to ACE2 in humans and other species”的文章,研究者利用 Biacore 8K单循环模式测定了RaTG13的受体结合域(RBD)与25个种属ACE2的结合能力(图1),发现RaTG13 的RBD结合人ACE2,但是亲和力与SARS-CoV-2 RBD相比,降低了约100倍,在研究的其他24个物种的ACE2中,RaTG13 RBD可以结合18个物种的ACE2。值得关注的是SARS-CoV-2 RBD不结合大鼠、小鼠等物种ACE2,但是RaTG13 RBD可以,亲和力在μM级别。文中还利用 Biacore同时检测了不同抗体对新冠RBD和RaTG13 RBD亲和力的区别。

8月,杜克大学疫苗研究中心在Science上发表了“Effect of natural mutations of SARS-CoV-2 on spike structure, conformation, and antigenicity”,揭示了新冠自然突变株对刺突结构、构象和抗原性的影响。研究人员使用Biacore T200,检测了19种在循环变异中发生氨基酸突变的新冠病毒RBD,与ACE2以及不同位点抗体的亲和力动力学。

还是在8月,山东第一医科大学/山东省医学科学院,悉尼大学及中国科学院西双版纳热带植物园合作,在Cell共同发表了“Identification of novel bat coronaviruses sheds light on the evolutionary origins of SARS-CoV-2 and related viruses”,该文鉴定了24个冠状病毒全长基因组,包括4个新的SARS-CoV-2相关病毒和3个SARS-CoV相关病毒,研究人员使用Biacore 8K ,通过捕获法直接捕获293细胞分泌上清中的mFc-ACE2重组蛋白,检测了多个病毒RBD与human ACE2结合力的差异。

12月,华盛顿大学在Science上发表了题为“Molecular basis of immune evasion by the Delta and Kappa SARS-CoV-2 variants”的文章,揭示了新冠Delta和Kappa病毒突变株对中和抗体的免疫逃避机制。研究团队使用Biacore T200,通过Biotin CAPture Kit 捕获带有生物素标签的不同突变株RBD蛋白,检测其与hACE2的亲和力动力学,发现B.1.617.1(κ)和B.1.617.2(δ) RBD与ACE2的亲和力与野生型RBD大致相当,而B.1.617.2+(δ+) RBD的亲和力严重减弱,指出突变株RBD关键抗原位点的重塑是免疫逃避机制的重要原因。

02抗体设计与开发(新冠类)
图1 借助BIACORE完成的RaTG13的RBD与25个种属ACE2的结合测定[1]

图2 Biacore测定血清表位指纹图谱[6]

图3 双特异性抗体的SPR检测[7]

图3 双特异性抗体的SPR检测[7]

2月,德国波恩大学在Science上发表了一篇题为“Structure-guided multivalent nanobodies block SARS-CoV-2 infection and suppress mutational escape”的文章,设计出了高中和活性的多价纳米抗体,可通过结构引导阻断SARS-CoV-2感染并抑制突变逃逸。研究人员使用Biacore 8K筛选获得了四个亲和力为nM级别的纳米抗体VHH E、U、V、W,并在此基础上使用Epitope binning模块完成了表位分析,并设计获得了针对不同表位的多价纳米抗体VHH VE 和VHH EV,其中和活性是单价纳米体的100多倍。

2月,美国国立卫生研究院疫苗研究中心在Science上发表了 “Protection against SARS-CoV-2 Beta variant in mRNA-1273 vaccine–boosted nonhuman primates”,揭示了mRNA-1273疫苗加强针的免疫效果。研究团队使用Biacore 8K+,对mRNA-1273疫苗免疫后的血清中产生的中和抗体进行血清抗原表位及指纹图谱分析,并针对不同表位验证了进行疫苗加强针后血清中中和抗体反应的广度和效力都有显著提高(图2)。证明了在初始接种后,mRNA-1273疫苗加强针对新型关切突变株(VOC)都有很好的免疫保护效果。

3月,瑞士生物医学研究院Davide F. Robbiani和Luca Varani以及捷克共和国布尔诺兽医研究所Daniel Ruzek研究团队在Nature上发表文章“Bispecific IgG neutralizes SARS-CoV-2 variants and prevents escape in mice”,借助Biacore 8K确定了CoV-X2(双特异性抗体)与C121 RBD和C135 RBD复合物结合,证实了CoV-X2双臂均有功能且可以同时作用于同一RBD上的两个位点。此外还完成了Spike或RBD同CoV-X2、C121 、 C135多组亲和力动力学参数的检测(图3)。

5月,杜克大学疫苗研究所、杜克大学医学系和免疫学系等单位的Wilton B. Williams、Priyamvada Acharya和Barton F. Haynes团队在Cell上发表“Fab-dimerized glycan-reactive antibodies are a structural category of natural antibodies”,报道了多个天然Fab二聚化的具有多糖反应性的(Fab-dimerized glycan-reactive,FDG)HIV-1 Env抗体,它们有着类似2G12的I型构象,区别于普通抗体的Y型构象。但是,它们中和HIV-1不需要VH结构域的互换,本文利用Biacore T200 测定了多种FDG抗体与HIV1-Env蛋白或新冠S蛋白的亲和力,发现FDG抗体不仅能结合HIV1-Env,也能结合新冠S蛋白的S2亚基,说明FDG抗体除了识别酵母和HIV-1 Env多糖,还能识别SARS-CoV-2的刺突蛋白S2亚基。

6月,麻省理工学院Ramnik J. Xavier、加州理工学院Pamela J. Bjorkman等研究人员合作在Cell发表“B cell genomics behind cross-neutralization of SARS-CoV-2 variants and SARS-CoV”,文章将B细胞分选与单细胞VDJ和RNA测序(RNA-seq)以及单抗结构检测相结合,以表征B细胞对SARS-CoV-2的反应。作者利用Biacore T200将抗体与S蛋白孵育后,检测与ACE2的竞争性结合,发现了一些能阻碍S蛋白-ACE2结合的抗体。

8月,杜克大学医学院杜克人类疫苗研究所在Cell发表“In vitro and in vivo functions of SARS-CoV-2 infection-enhancing and neutralizing antibodies” ,该文分别利用Biacore S200完成抗体亲和力检测,用Biacore 3000完成抗体表位竞争实验(预混法)。

9月,洛克菲勒大学分子遗传学和免疫学实验室的Jeffrey V. Ravetch和Stylianos Bournazos的研究团队在Nature上发表文章“Fc-engineered antibody therapeutics with improved anti-SARS-CoV-2 efficacy”,文中借助Biacore T200检测了人IgG1和FcγRs不同突变体的多组亲和力参数并完成了其结合活性的鉴定。

总结
从入侵机制到药物开发,全球的科研工作者们奋进在攻克新冠的道路上,而每一步都有Biacore的身影。从纯化的蛋白到血清样品,从动力学/亲和力实验到抗体表位分析,Biacore始终以卓越的性能,可靠的数据,助推科研进展!