《Cell Rep: 非中和alpha病毒抗体保护机制》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-04-12
  • 尽管针对α病毒E2蛋白抗原决定簇的中和单克隆抗体(mAb)可以起到防止病毒感染的效果,但人们对非中和mAb的功能仍知之甚少。在最近发表于《Cell Reports》杂志上的一项研究中,来自华盛顿大学圣路易斯分校的Michael S. Diamond团队评估了13种非中和性单克隆抗体针对Mayaro病毒(MAYV)(一种新兴的致关节炎性alpha病毒)的活性。

    首先,作者希望分离针对MAYV的非中和性单克隆抗体,对此,他们对小鼠进行了MAYV感染,并且随后接种了MAYV E2(1-340)蛋白以增强感染效果。之后,研究者们建立了杂交瘤培养体系并从中分离了144株单克隆抗体,Elisa检测显示其具有结合E2蛋白的能力。为了寻找广谱性抗体,作者向Vero-E6细胞感染了另外一株病毒BeH407,其与原始MAYV的E2-E1氨基酸序列存在96%的相似性。流式筛选最终得到了73株符合条件的单克隆。由于此前研究表明IgG2c具有较强的抗病毒活性,因此作则从中挑选除了13株IgG2c单克隆。

    中和试验结果显示,上述13株克隆相比此前鉴定出的中和性抗体MAY-117,均没有任何中和活性。然而,这些抗体与病毒E2蛋白的结合能力却依然存在。在此基础上,作者希望了解上述抗体与病毒蛋白结合的具体表位信息。通过高通量突变筛选,作者发现了六个结合基团,这些结合基团位于E2糖蛋白的A结构域内或附近的离散表位。由于它们能够与变性后的抗原表位结合,表明其可能主要识别抗原的线性表位。

    最后,作者研究了上述抗体的体内生理学意义。结果显示,非中和性抗体的被动输入可预防小鼠的MAYV感染和疾病的发生,而其功效的实现依赖下游Fc介导的效应,即Fc介导的单核细胞在体内参与了非中和性单克隆抗体的保护作用。此外,作者发现表达Fcγ受体的髓样细胞可促进MAYV的结合,吸收和清除,而不会引起抗体依赖性感染的增强。综上,上述结果为提供保护alpha病毒感染的新型抗体治疗策略提供了新的思路。

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/6786166.html;https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00276-X
相关报告
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    • 编译者:hujm
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    • 中国科学院分子细胞科学卓越创新中心、复旦大学上海医学院及上海市公共卫生临床中心合作,孙兵研究员、谢幼华研究员、徐建青研究员、陆路研究员、丁建平研究员与凌志洋副研究员领衔,在 Nature Microbiology 期刊在线发表了题为:Neutralization mechanism of a human antibody with pan-coronavirus reactivity including SARS-CoV-2 的研究论文。 该研究发现了一株泛冠状病毒广谱全人中和抗体——76E1,其不仅能有效地中和 beta 冠状病毒属的 SARS-CoV-2 及其重要突变体毒株,还可以中和不同冠状病毒属的七种人类冠状病毒。 该抗体靶向冠状病毒表面刺突蛋白(Spike, S)上高度保守的 S2’ 酶切位点及融合肽区域。病毒结合受体 ACE2 过程促进该表位的暴露以及 76E1 抗体结合,进而抑制 S2’ 酶切及病毒包膜和宿主胞膜的膜融合,从而抑制病毒进入宿主细胞内,达到中和病毒的目的。 冠状病毒分为 alpha、beta、gamma 和 delta 四个属。21世纪共爆发了三次高致病性人类冠状病毒流行,分别为 SARS-CoV、MERS-CoV 和 SARS-CoV-2,均归类于 beta 属。   除此之外,几种普通型冠状病毒也时常在人群中流行,导致无症状或轻型上呼吸道感染疾病,如 alpha 属的HCoV-229E 和 HCoV-NL63,beta 属的 HCoV-OC43 和 HCoV-HKU1。   2019年底爆发的 SARS-CoV-2 大流行对全球经济社会和人类健康造成重大威胁,SARS-CoV-2 突变株的不断出现及广泛传播也引起世界范围内的多轮流行。我国乃至全球已经接种的疫苗均基于 SARS-CoV-2 原始株开发,而突变体毒株已经逐渐对 SARS-CoV-2 原始株疫苗建立的免疫屏障产生了一定程度的逃逸作用,尤其是 Omicron 突变体所产生的免疫逃逸现象非常明显。因此,如何有效的应对 SARS-CoV-2 突变是目前应对疫情最紧迫的任务。另外,人类依然要面对未来爆发新的冠状病毒大流行的可能性。因此,开发有效的广谱抗冠状病毒的疫苗和药物有重大的社会需求。   大量的临床实践已证明,单克隆抗体临床干预在预防和治疗病毒感染方面非常有效。虽然国内及国际上已有新冠单克隆抗体药物上市,然而大部分已经对 Omicron 等变异株失效或疗效显著降低。   针对不断出现的病毒突变株,一个亟待回答的科学问题是:是否能开发广谱中和SARS-CoV-2及其突变体的抗体?这种抗体亦能对不同冠状病毒属的人类冠状病毒有广谱中和作用?其广谱作用的机制是什么?   为了解决上述科学问题,研究者们首先用 SARS-CoV-2 S 胞外区蛋白作为诱饵,从新冠病毒感染的康复患者外周血 PBMC 中,分离了 S 蛋白特异性的记忆 B 细胞,通过基因工程技术获得单个记忆 B 细胞来源的抗体重、轻链基因,并表达制备成全人源抗体。通过 ELISA 结合实验和病毒中和实验,筛选到一株广谱中和抗体——76E1,其可以广谱结合并中和 SARS-CoV-2 及其突变体毒株,包括 Alpha、Beta、Kappa、Gamma、Delta 和 Omicron。   在 hACE2 转基因小鼠上的真病毒攻击实验表明,用 76E1 单抗预防和治疗 SARS-CoV-2 感染时,可显著减少体重下降和降低肺部病毒滴度。进一步,研究人员发现 76E1 单抗可以广谱结合并中和不同冠状病毒属的七种人类冠状病毒,包括 SARS-CoV、MERS-CoV、SARS-CoV-2、HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-NL63 及 HCoV-HKU1。在乳鼠上进行的 76E1 预防和治疗 HCoV-OC43 真病毒感染实验表明,76E1 可以可显著减少体重下降和降低脑部病毒滴度。以上实验提示该抗体有潜在的临床应用价值。 为了进一步研究 76E1 单抗广谱中和冠状病毒的分子机制,研究人员解析了 76E1 Fab/抗原多肽的晶体结构,发现 76E1 单抗主要靶向 S 蛋白的 S2' 酶切位点和融合肽区域。丙氨酸突变实验进一步确认 R815、E819、D820、L822、F823、K825 是 76E1 的关键识别表位。序列比对发现,以上表位在四种冠状病毒属中高度保守,这是 76E1 广谱中和能力的分子基础。比较有意思的是,76E1 的关键识别表位在融合前三聚体 S 蛋白全部或部分隐藏。并且,76E1 Fab/ 抗原多肽晶体结构中的抗原多肽与融合前三聚体 S 蛋白中的相应多肽也展现出不一样的构象。同时,亲和力实验表明 76E1 难以识别融合前三聚体 S 蛋白,而 RBD 抗体却能很好的结合融合前三聚体 S 蛋白。以上提示 76E1 可能识别了三聚体 S 蛋白从融合前到融合后变构过程中的中间态构象。 随后,研究者发现 S 蛋白结合受体 ACE2 过程促进了 S2' 酶切位点和融合肽的暴露,进而 76E1 结合该表位,从而抑制 S2' 酶切,阻断病毒包膜与宿主胞膜的膜融合过程,最终抑制病毒进入宿主细胞,中和病毒。冠状病毒利用这一策略来掩盖它们的融合过程中的敏感位点,从而限制抗体接触到这种敏感位点,并且仅在识别和感染宿主细胞时才将它暴露出来。   进一步的研究表明,76E1 在病毒感染后期具有很大的优势性,即在病毒结合宿主细胞受体后,阻断受体结合过程的 RBD 抗体失去中和活性,而 76E1依然可以中和病毒。利用以上原理,研究者发现 ACE2 蛋白与 76E1 单抗具有协同中和 SARS-CoV-2 的效果。同时,发现一些具有模仿 ACE2 功能的 RBD 抗体,如 CB6 等,与 76E1 也具有协同中和 SARS-CoV-2 的效果。这为基于抗体的抗病毒疗法提供新的升级版策略。 综上所述,该研究发现的单抗具有更宽的广谱中和活性,同时具有全新的中和机制。为应对 SARS-CoV-2 突变及未来新发冠状病毒爆发提供新的抗病毒策略,同时为新一代广谱冠状病毒疫苗的设计提供重要参考和理论依据。
  • 《Cell Rep Med:揭示特殊抗体保护机体抵御HIV感染背后的分子机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2023-10-17
    • 靶向作用HIV-1 Env的中和性抗体如今已经被证明能保护 机体抵御全身性感染。近日,一篇发表在国际杂志Cell Reports Medicine上题为“HIV-1 neutralizing antibodies provide sterilizing immunity by blocking infection of the first cells”的研究报告中,来自德国波鸿大学等机构的科学家们通过研究发现,HIV抗体或能通过抑制第一个细胞的感染来提供消除性免疫作用(sterilizing immunity)。 研究者Klaus Uberla博士说道,HIV是一种能通过体液传播的病毒,在大多数情况下,其能通过生殖道或直肠的粘膜,并在HIV包膜蛋白的帮助下穿过位于粘膜的免疫系统中的单一细胞,并在这里开始从而促使病毒扩散到整个机体,且会削弱宿主机体的免疫系统。自1981年科学家们首次发现HIV感染以来,该病毒就开始在人群中快速扩散起来了,据联合国艾滋病规划署的数据显示,截至2022年,全球大约有3900万人感染了HIV,目前针对HIV尚无有效的治愈性手段,而且疫苗也并未开发出来,但科学家们在不断研究来开发新型HIV感染的疗法。 20多年以来,我们已经知道了保护机体抵御HIV感染的特殊抗体,其能促使很多HIV病毒变种变得无害,这也就意味着,其能产生一种广泛的中和性效应,但目前研究人员并不清楚这个过程到底是如何发挥作用的,也并不知道抗体会在什么时候阻断病毒在整个宿主机体的传播扩散。当前的研究计划或许就给出了答案,如今研究人员通过联合研究阐明了,HIV抗体能抑制第一批细胞的感染,而且粘膜中抗体的浓度足以能够实现这一目的。 这项研究中,研究人员开发出了一种基于猿猴免疫缺陷病毒(SIV)的挑战性病毒,这些病毒仅会利用HIV的包膜蛋白来穿透第一个细胞,随后其会进行切换且仅利用SIV的包膜蛋白,在基于动物实验的研究中,研究人员将这些挑战性病毒暴露于选定的HIV抗体中;这些被选择的抗体只会与HIV上的包膜蛋白进行结合,但并不与来自SIV的包膜蛋白结合,在动物实验中,HIV抗体就能通过直肠的粘膜来阻断病毒的感染,而且在粘膜中存在足够的抗体,其能在粘膜中阻断第一个细胞发生HIV感染。 这种消除性免疫(完全能提供保护抵御感染)对于HIV而言尤为重要,其能确保受感染的细胞最初不会形成病毒蛋白,即使其携带有病毒的基因组,数年后,当机体的抗体水平下降时,这些潜伏的感染细胞就会重新激活病毒仍然引起感染。最后,研究者表示,这项研究中所使用的抗体目前仍然处于临床开发阶段,但在获批后,其就能作为一种非常有希望的方法来保护个体抵御HIV的感染。 原始出处: Viktoria Stab,Christiane Stahl-Hennig,Armin Ensser, et al. HIV-1 neutralizing antibodies provide sterilizing immunity by blocking infection of the first cells, Cell Reports Medicine (2023). DOI:10.1016/j.xcrm.2023.101201