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夏宁邵教授团队在SARS-CoV/SARS-CoV-2交叉中和表位研究中取得新进展

日期: 2022-08-17 访问数:

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)导致的新冠肺炎(COVID-19)疫情仍在全球范围内大流行,严重危害人类公共卫生安全。SARS-CoV-2已演化出多种突变株,其中Omicron突变株及其变种表现出更强的免疫逃逸能力和传播能力,导致已上市的疫苗和抗体类药物的保护效力显著降低。因此,亟需开展广谱中和表位的系统性基础研究,助力通用新冠疫苗和广谱抗体类药物的开发。夏宁邵教授团队通过多种生化分析方法和高分辨率冷冻电镜结构解析技术,对SARS-CoV/SARS-CoV-2交叉中和表位的功能及结构特征进行了系统性研究,完成了SARS-CoV/ SARS-CoV-2交叉中和表位谱的绘制,发现交叉中和表位特异性抗体具有广谱中和SARS-CoV-2多种突变株的能力,并具有协同治疗及抵抗病毒逃逸突变的潜能。

SARS-CoV/SARS-CoV-2交叉中和表位具有诱导广谱中和抗体产生的潜力,然而已有的相关研究报道仍然缺乏系统性。夏宁邵教授团队利用分别携带SARS-CoV和SARS-CoV-2刺突(spike)蛋白的重组水泡性口炎病毒(VSV)对小鼠进行序贯免疫,融合筛选后获得34株交叉中和抗体(X01-X34),并且分为三类(C1、C2、C3)。其中C1类抗体(19株)SARS-CoV和SARS-CoV-2展示出相近的中和效果,表明所识别的表位在SARS-CoV和SARS-CoV-2间高度保守,该类抗体对多种SARS-CoV-2的关切突变株(VOCs)表现出强中和能力。C2类(4株)和C3类(11株)抗体分别表现出对SARS-CoV和SARS-CoV-2的中和偏向性,其中C3类抗体无法有效耐受VOCs的相关突变。通过C1类抗体间交叉阻断能力分析,研究团队发现SARS-CoV/SARS-CoV-2交叉中和表位可分为三类,对应的代表性中和抗体分别为X01、X10和X17,三株抗体对SARS-CoV、SARS-CoV-2以及VOCs均表现出较好的中和效果。随后,研究团队通过高分辨率冷冻电镜结构解析技术,对X01、X10和X17三抗体分别与SARS-CoV、SARS-CoV-2原型株、SARS-CoV-2 Delta突变株、SARS-CoV-2 Omicron突变株spike蛋白形成的三抗体免疫复合物的结构进行解析,在RBD上同时鉴定出三个不重叠的SARS-CoV/SARS-CoV-2交叉中和表位,证实了三个交叉中和表位具有高度结构保守性,揭示了代表性交叉中和抗体广谱中和的分子基础。同时,结构解析结果显示X01、X10和X17能够近乎完全遮蔽RBD侧边所有表位。三抗体鸡尾酒疗法(X01+X10+X17)不仅可以最大限度地增强对Omicron突变株的中和能力,而且在仓鼠模型上也表现出对致病性较强的Beta突变株感染的显著治疗效果。

抗体类药物的使用和疫苗的接种将带来筛选压力,从而诱导逃逸突变的持续产生。该研究进一步发现,该三抗体鸡尾酒疗法可协同抵抗病毒逃逸突变的产生,最大限度降低抗体类药物的脱靶风险,进一步提示SARS-CoV/SARS-CoV-2交叉中和表位在高致病性冠状病毒Sarbe亚属病毒生活史中的高度保守性,因此实现交叉中和表位的有效免疫聚焦可能成为通用新冠疫苗研究的重点。总体而言,SARS-CoV/SARS-CoV-2交叉中和表位谱的绘制有助于指导新一代通用新冠疫苗的研发,并且相应的抗体鸡尾酒疗法的发现与验证对于应对未来潜在的新突变株以及其他冠状病毒Sarbe亚属大流行具有重要的储备价值。

近日,该研究成果以题为“The neutralizing breadth of antibodies targeting diverse conserved epitopes between SARS-CoV and SARS-CoV-2”的研究论文在线发表于《美国科学院院报》(PNAS)。国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心博士后熊华龙、博士生孙辉、博士后王思令、博士后袁伦志、博士生刘丽琴、硕士生朱雨荷和硕士生张金蕾为该论文共同第一作者,夏宁邵教授、张天英助理教授、郑清炳高级工程师、香港大学管轶教授和实验室张军教授、袁权教授、李少伟教授为该论文共同通讯作者。该研究获得了国家自然科学基金的资助。

论文链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2204256119

(图/文 国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心)

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