非典康復患者及相關動物血清可有效中和新冠,或有助於疫苗研發!

目前新冠肺炎的流行對人類健康造成了巨大威脅,迫切需要開發出相應的疫苗和治療方法。SARS-CoV-2在基因組上與SARS-CoV相近,因此確定這兩者之間的抗體抗原交叉反應與中和能力很重要。研究人員首先對2003年SARS暴發期間採集的20份SARS-CoV感染者恢復期血清標本進行了分析。所有患者血清均與SARS-CoV的S1亞基和受體結合區(RBD)發生強烈反應,與SARS-CoV-2的S胞外區、S1、RBD和S2 蛋白髮生交叉反應,對SARS-CoV和SARS-CoV-2通過S蛋白驅動的感染均有中和作用。對SARS-CoV的全長S蛋白和RBD免疫原免疫的小鼠和兔的多組抗血清也進行了鑑定,也證實了可以與SARS-CoV-2發生交叉反應中和。有趣的是,研究人員發現,在動物實驗中,來自棕櫚果子狸的SARS冠狀病毒RBD比來自人類SARS冠狀病毒株的RBD誘導了更強的交叉中和反應,這為開發針對新發CoVs病毒通用疫苗的策略提供了信息。

自新冠疫情爆發以來,全球累積確診已超過250萬,死亡人數也將近18萬人,所以開發相應的疫苗和治療方法迫在眉睫。現實情況不容樂觀,03年非典已經過去17年,卻依舊未能開發出有效的預防和治療方法。

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與SARS-CoV和許多其他冠狀病毒一樣,SARS-CoV-2利用其表面刺突(S)糖蛋白進入宿主細胞。通常,S蛋白由S1和S2亞基組成,會形成同源三聚體。N-末端的S1亞基負責病毒通過內部能夠獨立摺疊的受體結合域(RBD)與細胞受體ACE2結合,而膜-近端S2亞基介導膜融合事件。最近,通過冷凍電鏡測定了SARS-CoV-2 S蛋白的預融合結構,發現其與SARS-CoV的結構總體上相似,SARS-CoV-2的RBD與ACE2複合物的晶體結構也已經由幾個獨立的團隊確定,負責RBD-ACE2高親和力相互作用的關鍵殘基或基序也被確定。

冠狀病毒的S蛋白也是中和抗體(nAbs)的主要靶標,因此被認為是疫苗開發的重要免疫原。在2002年SARS-CoV暴發期間,研究人員立即採取行動,對感染的SARS患者和滅活病毒疫苗或S蛋白免疫的動物之間的免疫反應進行了測試。結果證明S蛋白RBD在抗SARS-CoV感染的nAb應答中起主導作用,因此提出了基於RBD的疫苗策略。研究人員的隨訪研究證實了SARS康復者有著有效且持久的抗RBD反應。雖然SARS-CoV-2和SARS-CoV在基因和功能上有很大的相似之處,但它們的S蛋白,特別是在RBD序列中,表現出相對較大的差異。為了開發針對新型冠狀病毒的疫苗和免疫療法,鑑定SARS-CoV-2和SARS-CoV之間的抗原交叉反應性是至關重要的。

來自

中國科學院北京協和醫學院王健偉、李太生、何玉先等團隊對此進行了研究,相關成果以“Cross-reactive neutralization of SARS-CoV-2 by serum antibodies fromrecovered SARS patients and immunized animals”為題發表在預印本平臺bioRvix上。

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首先研究人員對20例SARS-CoV感染康復患者血清標本進行了與SARS-CoV-2的抗原交叉反應分析。主要是測定了患者血清與來源於SARS-CoV-2 S蛋白的4種重組蛋白的抗原交叉反應性,這4種重組蛋白抗原包括S胞外區(簡稱S)、S1亞基、RBD和S2亞基。如圖1C所示,所有血清樣本可以與S和S2蛋白髮生強烈反應,但與S1和RBD蛋白反應較弱。

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另外,研究人員還在細胞水平對這些血清中和SARS-CoV和SARS-CoV-2能力進行了測定。

發現這些血清確實可以中和這兩種病毒,並阻止其感染293T/ACE2細胞。並且中和SARS-CoV的能力也高於SARS-CoV-2。這些血清中和SARS-CoV的滴度在1:120-1:3240之間,而中和SARS-CoV-2的滴度在1:20-1:360。

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然後研究人員使用SARS-CoV的S蛋白免疫了小鼠,並獲取了免疫後的血清。發現所有這些血清都可以有效中和SARS-CoV-2。

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之後,研究人員又分別使用了來自果子狸和人的SARS-CoV的RBD區域免疫小鼠或者兔子,結果發現,獲取的血清竟都可以有效中和SARS-CoV-2病毒。而且意外的是,使用果子狸RBD免疫小鼠得到的血清在中和SARS-CoV方面有著更高的滴度

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研究人員還從免疫過的兔子血清中純化出了相應的抗體,並進行了測定。發現這些抗體可以很好的與SARS-CoV的RBD蛋白以及SARS-CoV-2的S蛋白和RBD區域進行反應。

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目前開發疫苗主要是有兩種策略:第一種是基於全長S蛋白或其胞外區,而第二種則是利用最小但有功能的RBD蛋白作為疫苗的免疫原。本文對SARS-CoV的S蛋白和RBD區域免疫血清進行了測定,並測試了這些血清與SARS-CoV-2的交叉免疫反應,為疫苗的開發提供了重要數據和理論基礎。

https://doi.org/10.1101/2020.04.20.052126



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