科学家分析对SARS-CoV-1和SARS-CoV-2 感染的抗体反应

科学家分析对SARS-CoV-1和SARS-CoV-2 感染的抗体反应

科学家分析对SARS-CoV-1和SARS-CoV-2 感染的抗体反应

Scientists analyze antibody responses to SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2 infections

由张楠楠,中国科学院

RBD mAbs form seven groups (RBD-1 to RBD-7) based on binding and structural profiles. Credit: Immunity (2023). DOI: 10.1016/j.immuni.2023.10.007 基于结合和结构概况,RBD单克隆抗体形成七个组(RBD-1至RBD-7)。信用:免疫(2023).DOI:10.1016/j . immuni . 2023 . 10 . 007

2020年新型冠状病毒爆发后,需要研究疫苗、抗体(Abs)、小分子药物和其他干预措施,而如此快速的发展部分是由于对严重急性呼吸综合征病毒(SARS病毒,SARS-CoV-1)、MERS-CoV和其他导致人类疾病的冠状病毒的科学研究积累。

SARS-CoV-1和新型冠状病毒都是β冠状病毒的成员,在表面膜蛋白刺突的结构和功能上有相似之处,并且都通过病毒刺突糖蛋白和宿主细胞表面的血管紧张素转换酶2 (ACE2)受体之间的相互作用进入细胞。然而,由于技术和方法的限制,SARS-CoV-1抗体应答的特点及其与新型冠状病毒抗体应答的关系还存在许多问题。

中国科学院国家纳米科技中心杨教授、清华大学张教授和北京协和医院李太生教授领导的研究人员从多克隆抗体(pAbs)和抗体水平分析了SARS-CoV-1恢复期患者的抗体应答单克隆抗体他们比较了受体结合域(RBD)抗体的持续时间、分类和性质。

结果发表在免疫.

使用血液样本非典康复期的病人恢复期研究人员系统地分析了SARS-CoV-1患者的抗体反应,并与新型冠状病毒患者的抗体反应进行了全面的比较。

据研究人员介绍,SARS-CoV-1恢复期患者的血浆中和效价高于新型冠状病毒重症恢复期患者,且持续时间较长。一个原因可能是靶向SARS-CoV-1 RBD的抗体比例较高。此外,SARS-CoV-1恢复期患者血浆的交叉结合率较高,但交叉中和率较低,表明这两种病毒在刺突基因序列、蛋白质结构和免疫原性方面存在差异。

他们从SARS-CoV-1恢复期患者中分离出77种单克隆抗体,其中60种针对RBD,大多数显示出与SARS-CoV-1的强烈中和作用,而另外17种非RBD抗体显示出很少或没有中和作用。此外,这些RBD抗体的中和比例明显高于从新型冠状病毒疗养员中分离的抗体,这与血浆抗体反应的结果一致。

两种冠状病毒诱导的抗体在感染后具有相似的高突变频率,表明抗体基因的突变和成熟速率遵循人体内部节律,与病毒类型或感染严重程度无关。

然后他们分析了60种RBD靶向抗体的结构和功能。通过用ACE2或具有已知表位的典型抗体进行竞争性SPR分析,将这60种RBD靶向抗体分为7组,命名为RBD-1至7。RBD 1-3是与ACE2和80R强烈竞争的RBM抗体,分别与S230、m396和S309具有不同的竞争力。

随后,通过单颗粒负染电子显微镜(ns-EM)进一步表征从7个组中选择的21个抗体与SARS-CoV-1的刺突的结合模式和特异性。

RBD-1抗体结合到RBD的“峰”, RBD-2抗体结合到RBM的“台地”和内脊,RBD-3抗体结合到RBM的外脊,RBD 1-3抗体显示对SARS-CoV-1的高中和作用和弱交叉活性。然而,RDB-5和RDB-6抗体与ACE2竞争并不激烈,结合位点主要包括RBD的外表面(RDB-5)或内表面(RDB-6)。

RBD-6抗体中和作用弱,但交叉反应性强,IgG和刺突三聚体复合物均形成三聚体二聚体或三聚体三聚体构象。

RBD-7 Abs目标a特定区域位于与相邻刺突原体(NTD近端)的N-末端结构域(NTD)连接的“上行”RBD上。靶向该表位的抗体在已报道的人类新冠肺炎恢复期患者中极其罕见,但在SARS-CoV-1恢复期患者中占很大比例(13/60 ),并具有相同的V区基因,这是SARS-CoV-1恢复期患者抗体应答的特征之一。

最后,研究小组评估了8种抗体对几种新型冠状病毒突变体和其他ACE2受体冠状病毒的交叉中和作用,并通过冷冻电镜(cryo-EM)分析了两种交叉抗体(W328-6A1和W328-6E10)的刺突蛋白复合物的结构。它为进一步理解广泛的中和机理提供了结构信息。

“这项工作探索了SARS-CoV-1抗体领域,同时探索了对新冠肺炎的抗体反应,因此我们相信这一研究视角将非常有价值。由SARS-CoV-1和感染引起的抗体反应有许多相似之处,例如它们的抗体可以相互交叉,而抗体主要起中和作用,”张教授说。

“这项研究首先对RBD目标进行分类抗体为新一代广谱冠状病毒抗体药物和疫苗的研制提供了重要的依据和指导,”杨教授说。

更多信息:Ruoke Wang et al, Dissecting the intricacies of human antibody responses to SARS-CoV-1 and SARS-CoV-2 infection, Immunity (2023). DOI: 10.1016/j.immuni.2023.10.007

日志信息: 免疫

被…提供中国科学院

 

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