Cell Reports (Jul 2021)
A SARS-CoV-2 neutralizing antibody selected from COVID-19 patients binds to the ACE2-RBD interface and is tolerant to most known RBD mutations
- Federico Bertoglio,
- Viola Fühner,
- Maximilian Ruschig,
- Philip Alexander Heine,
- Leila Abassi,
- Thomas Klünemann,
- Ulfert Rand,
- Doris Meier,
- Nora Langreder,
- Stephan Steinke,
- Rico Ballmann,
- Kai-Thomas Schneider,
- Kristian Daniel Ralph Roth,
- Philipp Kuhn,
- Peggy Riese,
- Dorina Schäckermann,
- Janin Korn,
- Allan Koch,
- M. Zeeshan Chaudhry,
- Kathrin Eschke,
- Yeonsu Kim,
- Susanne Zock-Emmenthal,
- Marlies Becker,
- Margitta Scholz,
- Gustavo Marçal Schmidt Garcia Moreira,
- Esther Veronika Wenzel,
- Giulio Russo,
- Hendrikus S.P. Garritsen,
- Sebastian Casu,
- Andreas Gerstner,
- Günter Roth,
- Julia Adler,
- Jakob Trimpert,
- Andreas Hermann,
- Thomas Schirrmann,
- Stefan Dübel,
- André Frenzel,
- Joop Van den Heuvel,
- Luka Čičin-Šain,
- Maren Schubert,
- Michael Hust
Affiliations
- Federico Bertoglio
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Viola Fühner
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Maximilian Ruschig
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Philip Alexander Heine
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Leila Abassi
- Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Vaccinology and Applied Microbiology, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Thomas Klünemann
- Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Structure and Function of Proteins, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Ulfert Rand
- Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Vaccinology and Applied Microbiology, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Doris Meier
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Nora Langreder
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Stephan Steinke
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Rico Ballmann
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Kai-Thomas Schneider
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Kristian Daniel Ralph Roth
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Philipp Kuhn
- YUMAB GmbH, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Peggy Riese
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany; Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Vaccinology and Applied Microbiology, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Dorina Schäckermann
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Janin Korn
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Allan Koch
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- M. Zeeshan Chaudhry
- Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Vaccinology and Applied Microbiology, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Kathrin Eschke
- Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Vaccinology and Applied Microbiology, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Yeonsu Kim
- Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Vaccinology and Applied Microbiology, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Susanne Zock-Emmenthal
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Genetik, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Marlies Becker
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Margitta Scholz
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Gustavo Marçal Schmidt Garcia Moreira
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Esther Veronika Wenzel
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Giulio Russo
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Hendrikus S.P. Garritsen
- Städtisches Klinikum Braunschweig gGmbH, Celler Str. 38, 38114 Braunschweig, Germany; Fraunhofer Institute for Surface Engineering and Thin Films IST, Bienroder Weg 54E, 38108 Braunschweig, Germany
- Sebastian Casu
- Helios Klinikum Salzgitter, Kattowitzer Str. 191, 38226 Salzgitter, Germany
- Andreas Gerstner
- Städtisches Klinikum Braunschweig gGmbH, Holwedestraße 16, 38118 Braunschweig, Germany
- Günter Roth
- BioCopy GmbH, Elzstrasse 27, 79312 Emmendingen, Germany
- Julia Adler
- Institute of Virology, Freie Universität Berlin, 14163 Berlin, Germany
- Jakob Trimpert
- Institute of Virology, Freie Universität Berlin, 14163 Berlin, Germany
- Andreas Hermann
- CORAT Therapeutics GmbH, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Thomas Schirrmann
- YUMAB GmbH, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany; CORAT Therapeutics GmbH, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Stefan Dübel
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- André Frenzel
- YUMAB GmbH, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany; Institute of Virology, Freie Universität Berlin, 14163 Berlin, Germany
- Joop Van den Heuvel
- Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Structure and Function of Proteins, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany
- Luka Čičin-Šain
- Helmholtz Centre for Infection Research, Department of Vaccinology and Applied Microbiology, Inhoffenstr. 7, 38124 Braunschweig, Germany; Centre for Individualised Infection Medicine (CIIM), a joint venture of Helmholtz Centre for Infection Research and Medical School, Hannover, Germany
- Maren Schubert
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany
- Michael Hust
- Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Spielmannstr. 7, 38106 Braunschweig, Germany; Corresponding author
- Journal volume & issue
-
Vol. 36,
no. 4
p. 109433
Abstract
Summary: The novel betacoronavirus severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2 (SARS-CoV-2) causes a form of severe pneumonia disease called coronavirus disease 2019 (COVID-19). To develop human neutralizing anti-SARS-CoV-2 antibodies, antibody gene libraries from convalescent COVID-19 patients were constructed and recombinant antibody fragments (scFv) against the receptor-binding domain (RBD) of the spike protein were selected by phage display. The antibody STE90-C11 shows a subnanometer IC50 in a plaque-based live SARS-CoV-2 neutralization assay. The in vivo efficacy of the antibody is demonstrated in the Syrian hamster and in the human angiotensin-converting enzyme 2 (hACE2) mice model. The crystal structure of STE90-C11 Fab in complex with SARS-CoV-2-RBD is solved at 2.0 Å resolution showing that the antibody binds at the same region as ACE2 to RBD. The binding and inhibition of STE90-C11 is not blocked by many known emerging RBD mutations. STE90-C11-derived human IgG1 with FcγR-silenced Fc (COR-101) is undergoing Phase Ib/II clinical trials for the treatment of moderate to severe COVID-19.
