冠状病毒超级抗体的争夺战

2020-10-14 05:45:11

尽管疫苗被誉为我们对抗冠状病毒的最大希望,但数十个科学小组正在研究另一种防御方法:单克隆抗体。就在本月,特朗普总统注射了Regeneron生产的抗体鸡尾酒,并将其归功于他的明显康复,甚至称其为“治愈”之后,这些疗法就一举成名。

单克隆抗体是从从病毒中康复的患者的血液中提取出来的。理想情况下,在感染过程早期--或者甚至在暴露之前,作为一种预防措施--注射抗体可以提供迅速的免疫力。

热情的特朗普承诺将这些实验药物免费分发给任何需要它们的人。但它们的生产难度很大,成本也很高。目前,Regeneron只够治疗5万名患者;在可预见的未来,供应量不太可能超过数百万剂。

数十家公司和学术团体正在竞相开发抗体疗法。Regeneron和礼来制药公司已经向食品和药物管理局申请了他们产品的紧急使用授权。

这些制药公司拥有赢得强大抗体治疗竞赛所需的长期经验和雄厚的财力。但一些科学家正押注于一匹黑马:普罗米修斯(Prometheus),这是一群乌合之众的科学家,他们在竞争中落后了几个月,但最终可能会产生最强大的抗体。

普罗米修斯是学术实验室、美国陆军传染病医学研究所和一家名为Adimab的新汉普郡抗体公司之间的合作项目。

该组织的抗体预计要到12月下旬才能进行人体试验,但可能值得等待。与Regeneron和Eli Lilly制造的抗体不同,后者在体内几周内就会褪色,普罗米修斯的抗体的目标是在长达六个月的时间内有效。

阿尔伯特·爱因斯坦医学院(Albert Einstein College Of Medicine)病毒学家、该组织领导人卡蒂克·钱德兰(Kartik Chandran)说:“一剂就能起很大作用,这意味着我们可以治疗更多的人。”

在小鼠和实验室测试中,普罗米修斯的抗体不仅可以抵御冠状病毒,还可以抵御SARS病毒和类似的蝙蝠病毒-这表明这种治疗方法可能会保护人们免受未来出现的任何冠状病毒的侵袭。

去年发表的一项研究记录了中国约400株蝙蝠来源的冠状病毒,其中一些已经蔓延到人体。

在科学家中,钱德兰博士和普罗米修斯博士以仔细而聪明的工作而闻名,他们发现了对致命病原体的关键见解。例如,在研究埃博拉病毒的过程中,该团队发现了该病毒使用的人类细胞的一个新入口,并利用这些信息设计了一种抗体组合,可以对抗所有主要的埃博拉病毒株。

纽约西奈山伊坎医学院的免疫学家弗洛里安·克拉默说:“他们做的是非常创新的事情。”“如果他们发现了什么很酷的东西,他们就会挖得更深。”

抗体和制造抗体的人一样多变。一些抗体比其他抗体更弱;一些抗体针对的是冠状病毒与其他抗体不同的部分;一些抗体是强有力的保护者,而少数抗体甚至可能会转而反对身体,就像他们在自身免疫性疾病中所做的那样。

单克隆抗体是由患者自然产生的最有效抗体的人工合成副本。2月下旬,AbCellera从一名感染患者的血液中提取了550种抗体,从中筛选出了明显的获胜者。仅仅三个月后,合作伙伴礼来公司(Eli Lilly)开始在患者身上进行合成版本的第一次试验。

Regeneron与联邦政府签订了一份价值4.5亿美元的合同来开发其治疗方法,该公司也紧随其后。它的药物是两种抗体的鸡尾酒。一种是在新加坡的一名患者身上发现的,另一种是在老鼠身上使用合成病毒片段制成的。

9月9日。29天后,在特朗普接受注射的前几天,Regeneron宣布,这种鸡尾酒似乎对那些自己没有产生足够的冠状病毒抗体的人特别有帮助。

Regeneron和Eli Lilly都已经储存了数万剂他们的药物,而不是等待FDA的批准。

利用2200万美元的联邦拨款,该组织一直在开发致命病毒的疗法,比如导致克里米亚-刚果出血热和各种汉坦病毒的病毒。但在大流行的最初几天,该组织无法对抗冠状病毒。

钱德兰博士说,“我们拥有所有的技术,所有的工具可以投入使用。”“我们唯一没有的就是病人样本。”

这些样本中的大多数都是由联邦政府交给大型制药公司的。因此,普罗米修斯号的研究人员采取了一种不同寻常的策略,取而代之的是依赖于2003年SARS疫情的一名幸存者的血液。(冠状病毒是其近亲。)。

这些科学家有自己的经验。其中一名队友是德克萨斯大学奥斯汀分校的杰森·麦克莱伦(Jason McLellan),他是冠状病毒方面的专家;另一名队友是陆军传染病研究所的约翰·代伊(John Dye),他在埃博拉抗体方面做了开创性的工作。

今年3月,麦克莱伦博士率先在“科学”杂志上发表了这种新型冠状病毒的结构。他向普罗米修斯的商业分支阿迪玛布(Adimab)提供了病原体的“尖峰蛋白”,这是一种在其表面的突起,可以锁住人类细胞并侵入。

以这种蛋白为诱饵,Adimab从患者样本中捕获了200种抗体。钱德兰博士在一个高度安全的实验室里对这些抗体进行了冠状病毒代理筛选,戴博士对活病毒进行了筛选。

他们总共将清单细化为7种抗体,既能识别SARS,也能识别新的冠状病毒。Adimab的科学家随后将一种抗体的中和能力提高了约100倍,但仍保持了对所有SARS家族冠状病毒的有效性。

Adimab董事、免疫学家劳拉·沃克(Laura Walker)说,“我们的目标是像对待埃博拉病毒那样,找到一种抗体,既能对抗当前的病毒,也能对抗过去可能重新出现的病毒,比如SARS,以及蝙蝠储备库中已经存在的未来病毒。”

“如果你在第一天就能阻止这一切的发生,那将是一件非常好的事情。”

单克隆抗体可以迅速阻止病毒在体内扎根-比方说,在有一例确诊感染病例的疗养院的居民中。疫苗需要数周时间才能解除免疫反应,在这种情况下是无用的。

但有限的生产能力可能会让大多数人拿不到单克隆抗体。

Regeneron预计在未来几个月内将有足够的鸡尾酒治疗30万名患者。该公司最终可能与罗氏合作,在全球每年生产约200万剂。礼来公司希望在本月晚些时候提供10万剂。

即使是几十家生产抗体的公司也无法生产出全世界所需的数十亿剂--或者仅仅是仅在美国就能生产出新冠肺炎患者和高危人群所需的2,500万剂的最低估计剂量。

目前还不清楚扩大制造能力的速度能有多快。首先,治疗是在专门的设施中进行的,含有制造其他抗体和疫苗所需的成分-无菌小瓶、蛋白树脂、培养基。

“这是一个有限的产能,要想提高产能,你可以做的事情只有那么多,”美国药典(U.S.Pharmacopeia)外部科学合作主管约翰·科凯坤(John Kokai-Kun)说。美国药典是一家监督制造质量的组织。

这种抗体的生产成本也很高。根据8月份发布的一份报告,一些治疗费用高达20万美元-即使是最便宜的费用约为1.5万美元-每年的治疗费用也高达20万美元,这使得除了最富裕的国家之外,所有国家都无法获得这些治疗费用。

“我没有看到单克隆抗体在公众中大规模使用,”Kokai-kun博士说。“它们制造起来太复杂,成本也太高,在这方面很难真正奏效。”

就像疫苗一样,抗体必须注射,而且根据一个人的体重进行校准的数量可能会很大。(特朗普接种了8克疫苗--疫苗剂量往往是微克甚至纳克。)。仅仅几周后,这种保护就会减弱。

礼来公司(Eli Lilly)副总裁安德鲁·亚当斯(Andrew Adams)说,“这已经给你们的制造基础设施带来了压力,无法生产我们认为全球都需要的那种剂量。”“我们必须开始考虑我们应该优先考虑的人群。”

数十家公司和数十个学术团体-包括许多中国人-正在寻找针对冠状病毒的抗体。考虑到迫切的需要,一些人可能会结合他们的资源-就像一些人在艾滋病大流行最严重的时候所做的那样-以保持低收入和中等收入国家负担得起的价格。

今年7月,礼来公司(Eli Lilly)和阿斯利康(AstraZeneca)等六家公司成功上诉司法部,允许它们在不违反反垄断法的情况下共享制造设施、原材料和供应的信息。

像礼来公司那样使用单一抗体会带来一些病毒变异以逃避它的风险。

普罗米修斯公司正在隔离测试其第一种抗体,但计划用第二种针对新型冠状病毒的抗体制造鸡尾酒。这两种抗体必须仔细选择-相互补充,或者至少不相互阻碍,因为它们结合在同一小段病毒内。

但每增加一种抗体都需要更多的制造能力,增加了时间和成本。钱德兰博士说,就目前而言,当务之急是找到一种强大的抗体,它可以广泛地保护人们免受蝙蝠来源的冠状病毒的侵袭。

“我们认为,这只是下一次冠状病毒溢出何时发生的问题,而不是是否会发生的问题。”