Identification of Anti-SARS-CoV-2 Antibodies by Phage Display Technology

Abstract

Since novel coronavirus was reported in Wuhan, Hubei province, China, in December 2019, it has spread to the entire world. World Health Organization (WHO) declared Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) outbreak as a pandemic on 11 March 2020. COVID-19 is a severe acute respiratory syndrome caused by SARS-CoV-2 infection and a threatening of an unprecedented scale to public health. Various efforts are being made to find effective therapies to curb the spread of this virus. The spike (S) protein of SARSCoV-2, especially, plays an important role in facilitating fusion and entry of the virus into target cells, and the angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) has been known as a cellular receptor for the S protein. Thus, spike protein is considered a target for developing antibodies and vaccines, and blocking the interaction between ACE2 and spike protein by antibodies is expected to be a viable therapeutic approach to this infectious disease. Here, we isolated a panel of antibodies targeting SARS-CoV-2 S protein from a human scFv phage library by using phage display technology. Several scFv were identified through enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The neutralization activity of these clones for hACE2-S protein interaction was evaluated by competition ELISA. I suggest that these antibodies have potential for therapeutic agents targeting SARS-CoV-2.;2019 년 12 월 중국 후베이성 우한에서 신종 코로나바이러스가 보고된 이후 전 세계로 확산됐다. 또한 세계보건기구(WHO)가 2020 년 3 월 11 일 코로나바이러스 감염증-2019(COVID-19)를 유행병으로 선포했다. COVID-19 는 SARS-CoV-2 감염으로 인한 심각한 급성 호흡기 증후군으로 공중 보건에 전례 없는 규모의 위협이 되고 있다. 현재 이 바이러스의 확산을 억제하는 효과적인 치료법을 찾기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있다. 특히 SARS-CoV-2 의 스파이크(S) 단백질은 대상 세포에 바이러스의 융합과 진입을 촉진하는 데 중요한 역할을 하며, Angiotensin-Converting Enzyme 2(ACE2)는 S단백질의 세포수용체로 알려져 있다. 따라서 스파이크 단백질은 항체와 백신 개발의 대상으로 여겨지고 있으며, 항체에 의한 ACE2 와 스파이크 단백질 간의 상호작용을 차단하는 것이 이에 대한 실행 가능한 치료적 접근이 될 것으로 기대된다. 여기서는 파지 디스플레이(Phage display)기술을 이용해 인간 scFv 파지 라이브러리에서 SARS-CoV-2 S 단백질을 대상으로 한 항체 패널을 분리하고 효소면역측정법(ELISA) 실험을 통해 여러 scFv 를 식별했다. ACE2-S 단백질 상호작용을 억제하는 클론의 중화활성은 Competitive ELISA 의해 평가되었다. 우리는 이 항체들이 SARSCoV-2 치료제의 잠재력을 가지고 있다고 제안한다.