Science｜全球联合研究探明能够阻止新冠病毒变异的抗体组合

　　自从新冠病毒（SARS-CoV-2）首次出现以来，在人与人之间的传播和人与动物之间的溢出/回溢事件中，都出现了S蛋白的反复突变。特别是受体结合基序（RBM）的突变K417、L452、E484和N501会影响ACE2-Spike的相互作用。

　　另外，NTD也是高度可变的，该区域特别容易发生缺失：ΔHV69-70和ΔY144都出现在B.1.1.7中，而ΔHV69-70出现在与水貂相关的集群V（6）中。LAL242-244出现在B.1.351中，FR157-158出现在B.1.617.2（9）中。NTD点突变S13I和W152C改变了B.1.429NTD的二硫键和构象。

　　鉴于SARS-CoV-2将会不停止的继续变异，通过了解抗体印迹和抗体靶向Spike的不同方式，可以推导出单克隆抗体（mAb）的最佳组合，以预防和治疗新出现的变异引起的感染，并将病毒逃逸的风险降至最低。还可以衡量映射抗体对新突变的敏感性，并预测新发现的mAb是否也可能对病毒逃逸敏感。

　　为了制定预防和治疗策略，2021年9月23日来自美国拉霍亚免疫学研究所的研究人员在Science杂志发表了一篇文章：Definingvariant-resistant epitopes targeted by SARS-CoV-2 antibodies: A globalconsortium study。为了在标准化检测中并排分析候选抗体疗法，该研究成立了一个冠状病毒免疫治疗联盟（CoVIC）来绘制SARS-CoV-2S蛋白（Spike）上的表位图谱，定义并在结构上说明了七个具有不同印迹和竞争特征的受体结合域（RBD）靶向的抗体群落。为指导开发更有效的新冠病毒抗体疗法，并帮助科学家们开发有效的疫苗以应对新出现的病毒变体。

　　

　　为了在标准化检测中并排分析候选抗体疗法，该研究成立了一个冠状病毒免疫治疗联盟（CoVIC）。包括来自四大洲56个不同合作伙伴的350多种针对SARS-CoV-2Spike蛋白的单克隆抗体（mAb）。并且该研究包括源自COVID-19幸存者的抗体、噬菌体展示、初始文库、计算机方法和其他策略，每种方法都使用不同的标准进行引发、评估和选择。

　　同时，为了实现FAIR（可查找、可访问、可互操作、可重用）数据分析和管理以及纳入其他无法访问的临床候选药物，候选抗体疗法被设盲，并在多个体外和体内测定中进行测试。其比较数据也上传到了可公开访问的数据库（covic.lji.org）。

　　该研究首先测量了269株CoVIC单克隆抗体对D614-Hexapro Spike外域三聚体、单体RBD和NTD的亲和力，以及这些单克隆抗体阻断ACE2-RBD结合的能力。与以往使用种系或结构信息分类单克隆抗体的研究不同，本文分析的186株CoVIC 靶向RBD单克隆抗体是通过高通量表面等离子体共振（HT-SPR）创建的竞争谱来区分的。RBD靶向的抗体可分为七个核心群体，这些核心群体由每个单克隆抗体相互之间的竞争谱大致定义。

　　为了解每个集群抗体相对于其他集群的位置，该研究接下来用阴性染色EM（negative-stainEM, NS-EM）绘制了25例靶向RBD的单克隆抗体印迹，这些单克隆抗体选择了范围广泛的集群和关键簇。为了对抗体与Spike的相互作用有一个相对不可知的观点，单克隆抗体的选择不是基于种系来源、CDR特征或长度、中和效力、特定抗体来源（如人类、小鼠或硅）或格式（如IgG、scFv-Fc、VHH-Fc、多价）。

　　

　　除了RBD靶向的抗体，研究还通过NS-EM和中和实验分析了四种CoVIC NTD靶向的抗体。这四种抗体组合在一起，分为NTD-1到NTD-3，包围了表层的近似边界。

　　与RBD靶向抗体不同，RBD靶向抗体的中和逃逸与抗体印迹密切相关。在所分析的4种NTD单克隆抗体中，无论它们在NTD上的结合位置如何，每个单克隆抗体都表现出一个或多个在循环VOCs中发现的NTD定位缺失（69/70、Y144、157-158和242-244）的中和能力下降或完全丧失。

　　所有的NTD单克隆抗体都受到P.1（gamma）的影响，P.1在NTD中缺乏缺失，相反有几个点突变。对于B.1.429（epsilon），由S13I和W152C突变引起的NTD中二硫键的改变也取消了单抗介导的中和作用。结果表明，NTD突变不仅降低了中和效力，而且还降低了中和病毒的总分数。

　　

　　目前正在研究几种由针对Spike的不同单克隆抗体组成的治疗性抗体组合，用于COVID-19暴露后治疗。然而，这些鸡尾酒中的一些抗体的效力因新出现的SARS-CoV-2变异而受到损害。同时，病毒暴露于单克隆或多克隆抗体可以促进Spike中的抗体抗性突变。值得注意的是，从一名接受了三轮恢复期血浆治疗的免疫缺陷COVID-19患者中分离出了与B.1.1.7（alpha）共享关键突变的SARS-CoV-2变异，这表明即使是多克隆疗法也能在未治愈的感染中推动耐药病毒株的进化。

　　在选择治疗性鸡尾酒的抗体时，效力、抗变性和共结合能力是重要的考虑因素。研究发现，来自RBD-1到RBD-4集群的抗体以及针对NTD的抗体通常比其他集群的抗体更有效。RBD和NTD靶向抗体的高效能和非重叠表位使它们作为鸡尾酒治疗策略的配对受到广泛关注。然而，这些组中的抗体也非常容易受到在新兴VOC病毒中发现的突变和缺失的中和逃逸的影响。

　　相比之下，RBD-5、-6和-7抗体通常效力较低，但更能抵抗逃逸。值得注意的是，RBD-5、-6和-7抗体靶向的表位在β冠状病毒的亚属中具有高度的序列保守性。可以通过将它们设计为多价形式来增强这些集群抗体的效力，使它们成为抗变异鸡尾酒治疗的关键成员，也可能适用于治疗其他冠状病毒感染。

　　（1）对全世界50多个不同组织提供的数百种抗体进行了分类和结合图谱绘制；这项研究显示了每种抗体在SARS-CoV-2的Spike蛋白上结合的确切位置；

　　（2）这些研究人员描述了每种抗体的中和强度，或效力，以及每种抗体对病毒变体提供保护的可能性；

　　（3）在S蛋白上有类似足迹的抗体被归类为相同的“集群（communities）”；这些研究人员展示了来自不同群体的抗体如何被组合成强大的抗体“鸡尾酒”来靶向SARS-CoV-2。

　　总之，这里介绍的分析是通过数百名候选治疗药物广泛参与一项全球研究而实现的，它提供了Spike蛋白上关键抗体结合位点的详细结构和竞争格局。这项工作的结果可用于预测和解释VOC病毒的影响，以及针对新兴变异株的耐用性疗法和鸡尾酒疗法的选择

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