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《科學》刊登高福等研究結果 發現兩種阻斷冠病與受體結合的抗體

2020年05月17日 21:20 PDF版 分享轉發

文章轉自網路,旨在為讀者提供多元信息,內容並不代表本網立場和觀點。

來自中國科學家團隊發現:從一名冠病康復患者中分離出的兩種單克隆B38和H4抗體,可以阻止S蛋白受體結合區域RBD與人體細胞受體ACE2之間的結合。隨後在小鼠模型中的治療研究證實,這兩種抗體可降低小鼠感染后肺部的病毒載量。

據澎湃新聞報道,當地時間5月13日,頂級學術期刊《科學》(Science)在線發表了來自由首都醫科大學、中科院北京生命科學研究院、科學院微生物研究所中科院病原微生物與免疫學重點實驗室、中科大、深圳市第三人民醫院、中國農業大學、中國科學院天津工業生物技術研究所、中國疾病預防控制中心等團隊聯合完成的一項研究「A non-competing pair of human neutralizing antibodies block COVID-19 virus binding to its receptor ACE2(一對非競爭性人類中和抗體可阻斷COVID-19病毒與其受體ACE2的結合)」,披露了上述研究成果。

該項研究的通訊作者為中國疾控中心主任、中科院院士高福,中國科學院天津工業生物技術研究所副研究員高峰,深圳市第三人民醫院院長劉磊。該項研究此前已於當地時間5月7日率先刊發在生物預印本網站medRxiv上,當時未經同行評議。

研究團隊從一名中國康復患者中分離出四種人源單克隆抗體,在體外均顯示中和能力,其中B38和H4抗體尤其具有潛力。

迄今為止,冠病病毒尚無特定的藥物或疫苗【小編推薦:顯微鏡學家發表對四家疫苗公司的成分分析】。目前,大多數的治療研發方案都瞄準新冠病毒入侵人類的「鑰匙」——S蛋白(刺突糖蛋白)。S蛋白介導病毒和宿主細胞結合併入侵,它由S1結構域和S2結構域兩部分組成,分別介導受體結合和膜融合,受體結合域(RBD)即位於S1。研究團隊認為,通過使用RBD蛋白篩選抗冠病病毒的中和抗體是當下可以採用的優先策略。

他們首先從新冠恢復期患者獲得四種不同抗體(B5,B38,H2和H4),其上清液顯示能與新冠病毒RBD結合,但與-CoV的RBD的結合失敗,這表明SARS-CoV和冠病病毒的RBD表位在免疫學上是不同的。

這四種抗體顯示出與冠病病毒RBD的不同的結合能力,Kd範圍為10的負7次方至10的負9次方M。其中H4表現出相對較高的結合親和力,Kd為4.48nM,而B5表現出相對較弱的結合親和力,Kd為305nM。B38和H2與RBD結合,Kd分別為70.1nM和14.3nM。

所有這四種抗體均顯示中和活性,IC50(半抑制濃度)值範圍為0.177μg/ml至1.375μg/ml。B38是最有效的抗體,其次是H4、H2和B5。

研究團隊接下來評估每種抗體阻斷病毒RBD與ACE2結合的競爭能力,結果顯示,B38和H4能與ACE2完全競爭,並與RBD的結合。相反,B5顯示出部分競爭,而H2顯示出與RBD結合,但沒有與ACE2競爭。

研究還表明,B38和H4能識別RBD上的不同表位並部分重疊。

研究指出,競爭分析表明這兩種抗體在RBD上的不同表位,使它們成為潛在的病毒靶向單克隆抗體對,避免在未來臨床應用的免疫逃逸。

為探索B38和H4在體內抗新冠病毒攻擊的保護功效,研究團隊進行了小鼠治療實驗。在攻毒12小時后,研究團隊向hACE2轉基因小鼠注射25 mg/kg單劑量的B38或H4。結果顯示,與對照組和H4組相比,攻毒后體重顯著下降的B38組小鼠在感染后3天(dpi)恢復了。

研究團隊還檢測了3 dpi時小鼠肺組織的病毒RNA拷貝。B38組和H4組的相對RNA拷貝變化均顯著低於對照組,與對照組相比分別降低了32.8%和26%。

為進一步闡明抗體中和機制的結構基礎,研究團隊通過體外孵育和純化製備了RBD-B38和RBD-H4 Fab複合物。重鏈上的三個互補決定區(CDRs)和輕鏈上的兩個互補決定區參与和病毒RBD的作用。病毒RBD中有36個殘基與B38相互作用,其中21個殘基與重鏈相互作用,15個殘基與輕鏈相互作用。

序列比對表明,在表位中的36個殘基中,只有15個在冠病病毒和SARS-CoV之間保守。這解釋了B38的特異反應性。

團隊還研究了B38阻斷COVID-19病毒RBD與ACE2相互作用的結構基礎。結果顯示,B38的VH和VL均導致了RBD與ACE2結合的空間位阻。值得注意的是,在與B38結合和與hACE2結合的兩種形式中,RBD沒有表現出明顯的構象變化。進一步分析發現,在與兩者結合的時候,RBD上的21個氨基酸中有18個完全一致,這清楚地解釋了為什麼B38完全消除了冠病病毒RBD與受體的結合。

研究強調,「隨著新冠疫情的持續蔓延,對病毒RBD蛋白表位的鑒定至關重要,這將為開發疫苗提供有價值的信息。此外,針對錶位的中和抗體的分子特徵有助於小分子或肽藥物/抑製劑的開發。」

綜上所述,研究認為,這項研究鑒定的中和抗體有望成為預防和治療冠病病毒的候選抗體。

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