新冠肺炎是由SARS-Cov-2感染引起的疾病，单克隆抗体（mAbs）由于其安全性，特异性等优势，是一种极具潜力的抗病毒及抗炎药物。在本研究中美国北卡罗莱纳大学的SamuelK.Lai团队，通过分析先前针对其他急性呼吸道感染（acuterespiratoryinfections，ARIs）所展开的抗病毒单克隆抗体的工作，展望了基于单克隆抗体的免疫治疗在新冠肺炎中面临的挑战。该研究成果以题为“Learningfrompastfailures:ChallengeswithmonoclonalantibodytherapiesforCOVID-19”发表在《JournalofControlledRelease》第期。
研究亮点总结：
单克隆抗体(mab)是一类有潜力的抗病毒药物；
注射给予单克隆抗体在早先的研究中未能有效治疗呼吸道病毒；
确诊后立即雾化单克隆抗体的治疗策略可能会改善预后。
看点
01
单抗是一种高效靶向的抗病毒药物平台
单抗疗法的优点是多样的，目前大多数抗病毒的单抗疗法是从既往感染幸存者的B细胞中分离出来的，通过高通量筛选，结合微流体和单细胞测序，可以快速筛选出许多B细胞，能够在数周内快速分离出效能极高的单克隆抗体。与小分子药物不同，单抗对病毒抗原的特异性显著提高了其有效性和安全性。这些技术的进步进一步推进了EliLilly和Regeneron能够在几个月内将独特的单克隆抗体疗法推向临床，充分展示了单克隆抗体疗法快速应对新冠肺炎治疗的前景。
看点
02
许多有潜力的治疗性单克隆抗体未能有效治疗或预防ARIs
许多急性呼吸道感染性疾病目前没有疫苗或有效的治疗方法，包括：呼吸道合胞病毒（RSV）、间肺炎病毒（MPV）、副流感病毒（PIV）、腺病毒、季节性病毒等。事实上也投入了大量的财力来探索治疗策略。在过去的二十多年里，针对这些常见的ARIs，开发了多种单克隆抗体。不幸的是，它们都没能表现出明显的疗效。
为什么这么多的治疗性单抗却未能显示出较好的临床疗效，其原因是多重的。如：病毒发生逃逸、不良反应严重、治疗效果不足等，还有一个原因是体外研究中的结合亲和力和中和能力不一定能够准确预测临床疗效。例如一种在体外能强效对抗埃博拉病毒的单抗，尽管没有中和逃逸的证据，但在体内却没有效果[1]。
但是，单抗疗法确实为治疗全身感染性疾病提供了很大的希望。例如，应用单克隆抗体对抗埃博拉病毒的例子，包括Regeneron的抗体鸡尾酒疗法[2]，以及NIH的mAb[3]。
EliLilly(LY-CoV)和Regeneron(REGN-COV2)的抗SARS-CoV-2抗体的临床数据表明，在疾病的早期应用单抗具有潜在的临床益处，但是一旦患者的病情已发展到住院治疗，其疗效有限。
看点
03
许多ARIs的病理生理学特征未得到充分重视
呼吸道上皮在气液界面存在分化的形态和功能，在亚融合培养条件下生长的上皮细胞不能准确地再现这些特性及真正的呼吸道上皮在体内的功能。可采用培养人鼻或气管支气管上皮细胞的方式充分模拟体内的状态，这种方法需要从人体的呼吸道组织中收集的标本，在气液体界面上产生极化的，分化良好的纤毛气道上皮细胞。这种方法一般也称为分化的人类气道上皮细胞（WD-HAE），在过去的二十年里被无数的研究者培养用来研究呼吸道病毒如何在肺部感染和传播。
基于WD-HAE培养的研究已经揭示了许多病毒导致的ARIs，包括RSV、鼻病毒、流感和PIV等，它们几乎完全通过呼吸道的顶侧（气道）感染，而几乎不能从基底侧感染细胞（图1）。
图1.SARS-CoV-GFP在WD-HAE中的感染与传播。顶侧给予病毒可见大量GFP阳性的细胞，而从基底侧加入病毒，GFP阳性细胞的比例非常低。因此，病毒的顶端脱落和随后的再感染似乎是这些病毒从上呼吸道(URT)传播到下呼吸道(LRT)的主要模式，最终感染肺深部(肺泡上皮)。这种顶侧脱落和繁殖的机制与被感染患者血液的分析是一致的，这些患者通常表现为低或无全身性病毒血症，包括那些感染了流感病毒，RSV和MPV的患者。这也解释了为什么在感染的早期阶段，鼻腔或上呼吸道而非血样是诊断ARIs最准确的方法。很可能只有当感染到达肺深部，感染和炎症导致足够的组织损伤时，大量的感染病毒才会开始进入体循环。
与常见流行病毒引起的急性呼吸道感染相似，SARS-CoV-1和SARS-CoV-2似乎都是通过气道顶端表面的呼吸道液体传播感染（图2）。
图2.顶侧优先被感染，从呼吸道排出子代病毒。SARS-CoV-2沉积于上呼吸道，可通过气道黏液扩散，通过与ACE2结合，内化进入气道上皮细胞。红色的X表示，SARS-CoV-2通常不会从受感染的细胞横向传播到邻近的细胞，或通过脱落进入基底室。相反，SARS-CoV-2会优先从顶端的受感染细胞脱落，重新进入气道液体，然后扩散到邻近细胞的顶部，与ACE2相互作用，开始细胞进入的过程顶侧感染和脱落与它们共同受体的顶侧定位是一致的，ACE2位于体内和WD-HAE培养的人气道上皮的顶膜。它也符合迄今的临床报告，即在疾病发展为更严重的感染、过度炎症和更脆弱肺泡肺损伤之前，SARS-CoV-2病毒血症(即血液中的传染性病毒)相对有限。这种病毒感染的梯度进展也与上呼吸道感染的最初症状到开始出现呼吸困难(症状出现后5-7天)之间的时间差相符。
看点
04
注射给药与雾化吸入的疗效对比
肌肉注射（IM）或静脉注射（IV）给药途径是否最适合中和呼吸道顶侧的病毒是非常值得怀疑的。作者认为，给药途径，以及相对于感染阶段开始治疗的时间，是显著影响单抗疗法疗效的两个重要因素。
值得注意的是，抗体体积较大(IgG约kDa)，是亲水分子，其在血浆外的分布体积较小，且分布动力学较慢，导致IgG从血液循环到粘膜表面的被动转运受限。IgM和分泌型IgA可通过依赖上皮细胞胞吞作用的机制直接分泌到呼吸道液体中，而IgG则不能从中获益。这使得IgG抗体在肺中的分布难以达到足够数量。
灵长类动物的详细药代动力学研究表明，注射给药的单抗在支气管肺泡灌洗液(BALF)中的浓度大约比血浆低-倍[4,5]。作者在本文中也提到，他们最近在新生的羊羔中，也发现通过肌注给药，BALF与血浆单抗浓度产生了数量级差异（未发表的研究）。
当感染从上呼吸道扩散到下呼吸道时，病毒优先进入气道黏液，这意味着在气道黏液分泌物中必须达到足够的治疗浓度的单抗，从而有效地灭活病毒并限制感染的继续扩散。鼻粘膜中抗流感单抗的水平较高，似乎与人体中病毒的快速消除有关[6]。在为数不多的比较吸入与注射单抗药物给药的研究中，吸入式给药始终具有更强的疗效。例如，经鼻内给药抗流感单抗比静脉给药提高了约3倍的生存期。在棉鼠中，注射给药时(4g/kg)需要倍以上的单抗，才能匹配相同的单抗鼻腔给药(0.g/kg)的疗效[7]。这些临床前研究暗示，目前正在进行临床试验的抗新冠的单克隆抗体疗法，如通过吸入给药，即使剂量大大低于静脉给药，也可能达到相当的疗效。
看点
05
单抗治疗新冠感染的最佳时机是什么时候？
新冠肺炎主要是一种呼吸道疾病，早期感染上呼吸道，随着时间的推移进展为下呼吸道疾病。在新冠肺炎重症病例中，肺深部感染会导致严重炎症，导致急性呼吸系统疾病综合征(ARDS)。高炎症反应和相关的细胞因子风暴是死亡的主要驱动因素。事实上，单是呼吸衰竭就占死亡人数的53%，呼吸衰竭合并心脏衰竭占33%，因此，86%的新冠肺炎死亡与呼吸衰竭直接相关。
在感染的后期，新冠肺炎患者还常常面临多种全身并发症，包括心脏骤停、脑炎症，需要ICU护理和呼吸机支持。病情发展至此，即使病毒载量可以迅速得到控制，患者仍然面临炎症相关的并发症和各种器官损伤。最后，约33%的MERS和SARS存活患者发生肺纤维化，这种永久性残疾似乎在新冠肺炎幸存的住院患者中也很常见。
因此，研究者认为，这些现实促使我们探索可在门诊诊断后不久就实施干预措施，以阻止SARS-CoV-2通过下呼吸道传播、引起肺部过度炎症和感染其他器官。
目前，为了最大限度地减轻医疗体系的负担，美国的临床实践是将大多数确诊为新冠肺炎的患者送回家，只收治那些有呼吸困难和需要支持性护理的患者。不幸的是，当患者出现严重症状时，避免肺部炎症和全身感染扩散的机会窗口可能已经失效。
另一种基于单抗的干预方法是对所有高危人群被动免疫，以预防初始感染和/或限制SARS-CoV-2感染向更脆弱的下呼吸道和肺泡的传播。不幸的是，目前根本没有生产足够单抗以供大规模被动免疫的生产能力。
考虑到快速诊断的加速部署，我们相信越来越多的患者将被诊断出感染仍然主要局限于上呼吸道，只有少量的下呼吸道参与。作者认为，这是在发生显著的下呼吸道和全身性疾病之前进行干预的黄金时机。门诊诊断后立即进行单抗治疗，可有效减少感染的病毒向远端气道和肺泡的传播，从而降低随后肺部并发症发生的可能性。如上所述，雾化还可以大幅减少每个患者所需的单抗总剂量，这将增加这种方法在更大患者群体中的可扩展性。如果新冠病毒患者数量继续攀升，早期雾化抗SARS-CoV-2单抗治医院系统的负担。
将治疗性单抗候选药物与快速诊断方面的进展相结合，有可能使新冠病毒的早期干预有别于传统的被动免疫和全身治疗。除了应对当前的新冠疫情，通过直接雾化单抗进行早期干预，也可能是未来对抗病原体引起的急性呼吸道感染的一种有效策略。
文章信息Volume,10January,Pages87-95
