【前沿&进展】香港大学周婕团队全球首创呼吸道类器官中和抗体检测平台，开启中和抗体检测新纪元

香港大学周婕团队成功研发基于呼吸道类器官的中和抗体检测新平台，该技术突破了常规的WHO金标准细胞系检测方法，能够更真实地模拟人体呼吸道生理环境，为疫苗和中和抗体的评估提供更精准、更可靠的结果。相关研究论文2025年8⽉29⽇发表于国际顶尖学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS） Organoid-based neutralization assays reveal a distinctive profile of SARS-CoV-2 antibodies and recapitulate the real-world efficacy | PNAS.

新冠疫情期间，靶向SARS-CoV-2病毒的单克隆抗体被紧急开发，并用于高风险人群的临床治疗。这类抗体通过特异性识别病毒刺突蛋白受体结合域（RBD），阻断其与宿主ACE2受体的结合，从而有效降低病毒的感染。当前抗体效价评估主要依赖于Vero E6等永生化细胞系的中和实验，但越来越多的证据表明，基于细胞系的传统中和实验并不能预测抗体在人体内的真实效果。一个典型案例是VIR-7831，该抗体于2020年被FDA紧急授权用于治疗高危COVID-19患者，但Vero-E6细胞系的中和实验结果显示其对Omicron变异株的保护作用减弱。FDA随即撤销了VIR-7831抗体的临床使用， WHO也强烈反对该抗体的临床使用。而后续多个临床试验研究数据表明，在BA.2流行期间VIR-7831仍能有效预防重症和死亡。这一矛盾凸显了现有中和抗体评估体系的局限性，也催生了对更具生理相关性模型评估抗体的需求。香港大学周婕团队的呼吸道类器官平台高度保留原始组织的细胞异质性和功能特征，为临床前抗体评估提供了更可靠的预测模型。

2025年8⽉29⽇，香港⼤学微⽣物系周婕、袁国勇教授团队，联合类器官技术先驱Hans Clevers教授，在《美国国家科学院院刊》（PNAS）期刊发表了题为：Organoid-based neutralization assays reveal a distinctive profile of SARS-CoV-2 antibodies and recapitulate the real-world efficacy的研究论文。研究团队将鼻黏膜类器官培养于96孔Transwell培养板上，成功建立具有生理相关性，适用于高通量筛选的中和抗体评测平台，包括假病毒和活病毒双重检测（图1）。该基于类器官抗体评测具有三大核心优势：（1）表达生理水平的ACE2蛋白，准确反映VIR-7831的临床疗效；（2）天然TMPRSS2高表达，可评估靶向S2蛋白的抗体；基于细胞系的传统中和实验不能呈现这一类广谱抗体的抗病毒活性。（3）相较于永生化细胞系，能更精准预测抗体真实效力。基于类器官的中和平台的建立对于治疗性抗体的临床前评估具有重大意义，可以为临床试验提供更具临床预测价值的关键数据。

图1： 类器官中和抗体检测体系示意图

为系统评估鼻黏膜类器官模型在预测抗体保护效力方面的优势，他们平行测定了VIR-7831在类器官与三种常用细胞系（Huh-7、Vero E6和293T-ACE2）中对多种SARS-CoV-2变异株的中和活性（图2A-C）。结果显示，相较于类器官模型，所有测试细胞系（特别是293T-ACE2）均显著低估了VIR-7831的广谱中和能力。值得注意的是，类器官能准确反映VIR-7831对Omicron BA.5.2和EG.5.1变异株具有显著中和活性，成为唯一能重现该抗体临床效果的体外模型。机制研究表明，不同模型中VIR-7831的中和效价与ACE2表达水平呈显著负相关（图2D），这与既往关于非ACE2竞争性抗体（包括3类抗体）在ACE2过表达系统中被系统性低估的报道一致。这些发现证实，传统细胞系难以准确模拟抗体在人体呼吸道中的真实保护效果，而具有生理相关性的鼻黏膜类器官为抗体效力评估提供了更可靠的预测模型。

图2:VIR-7831的中和效价与宿主细胞ACE2表达水平呈负相关性

通过系统比较不同类型中和抗体在类器官与多种细胞系中的抗病毒效力（图3），他们发现：1）在类器官中，3型抗体对SARS-CoV-2的中和效力普遍优于1型抗体；2）在传统细胞系评估体系中，非ACE2竞争性的3类抗体的中和活性被系统性低估，其中包括了AstraZenaca, Regeneron, Eli Lily 等多家知名药企开发的抗体。这种偏差在ACE2高表达细胞系（如293T-ACE2）中尤为显著；3）部分1型抗体的效力在细胞系模型中存在高估现象，但该趋势不具有普遍性。

图3：不同类型抗体在不同模型中对SARS-CoV-2 WT和BA.4/5假病毒的中和活性

当前大多数SARS-CoV-2单克隆抗体都靶向刺突蛋白S1亚基, 特别是RBD区域；但持续出现的S1突变使这些抗体逐渐失效。相比之下，高度保守的S2亚基具有开发出广谱抗体的潜力。然而，尽管靶向S2的抗体在动物模型中往往表现出很好的中和保护效果，但这种保护活性却难以在基于常规细胞系的中和试验中表现出来。为解决这一矛盾，他们采用鼻黏膜类器官模型评估了两个代表性S2抗体（CC40.8和S2P6）（图4A-C）。发现CC40.8展现出强效中和能力，对SARS-CoV-2和SARS-CoV-1假病毒的IC50值显著优于Hela-ACE2细胞测试结果。S2P6虽中和效价较低，但依旧表现出广谱性，并且他们也在活病毒实验中得到证实。进一步的机制研究表明，类器官高表达TMPRSS2蛋白酶的特性（与天然呼吸道上皮一致）是准确评估S2抗体的关键（图4D-G）。这也解释了为何传统细胞系（TMPRSS2低表达）难以重现S2抗体的体内保护效果。

图4:鼻黏膜类器官模型成功重现靶向S2亚基抗体的保护效力

香港大学李嘉诚医学院微⽣物系周婕教授、荷兰Hubrecht研究所Hans Clevers为该⽂章的通讯作者。⾹港⼤学李嘉诚医学院微⽣物系博士研究生万智信和研究助理教授李存博⼠为该论⽂第⼀作者。

PI简介：周婕教授现任⾹港⼤学新发传染病国家重点实验室及⾹港⼤学李嘉诚医学院微⽣物系助理教授。周教授团队与类器官技术的创始⼈荷兰科学院院⼠Hans Clevers教授合作，建⽴了世界上第⼀个来源于肺成体⼲细胞的类器官，并开发出了⼈体呼吸道类器官双向分化技术，建⽴了成熟的⽓道类器官和肺泡类器官。研究团队还从正常⼈的⿐腔中⽆创伤性地刷取少量细胞，⾼效地建⽴了⿐黏膜类器官。相关成果分别发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS 2018），美国微⽣物会会刊(mBio2022)和(Cell Discovery 2022）上。该成果于2023年获得“⽇内瓦国际发明展⾦奖”。该技术平台不仅实现了完整呼吸道上皮细胞的体外精准重建和大规模扩增，现已成为呼吸道生物学研究和疾病建模的重要工具（PNAS 2023, Nature Communications 2024）。团队积极致力于类器官在病毒学领域的应用转化，这些成果使得团队于2025年再次荣获“第50届⽇内瓦国际发明展⾦奖”。

比幹⽣物科技有限公司，由周婕教授于2021年创⽴，旨在将其国际领先的呼吸道类器官专利技术及解决⽅案商业化。⽐幹⽣物项⽬团队与国内外科研院所、制药公司、医疗机构、学会学术团体等已建⽴了深厚的合作关系。 基于专有的类器官技术和科学团队在该领域的领导地位，⽐幹⽣物致⼒于将研发成果转化为可市场化的解决⽅案。通过提供⼀流的基于类器官的呼吸道疾病和癌症模型，建⽴类器官⽣产及其应⽤标准 ，开发⾃动化⽣产线、建⽴类器官活体⽣物库，从⽽为学术界和产业界提供⾼质量的服务。⽐幹⽣物的类器官模型和基于类器官的技术平台获得国际药企的关注和合作。未来，比幹生物科技将继续推动该平台在全球疫苗和药物研发中的应用，助力人类健康。我们的最终⽬标是发挥类器官技术的巨⼤潜⼒，推动类器官产业突破。

本项⽬中使⽤了⽐幹⽣物的试剂、耗材以及商业化解决⽅案。详情可联系：info@biomorgan.hk。

编辑 老Q