发现中和SARS-CoV-2抗体的共同分子特征,提高COVID-19疫苗的前景

生物技术实验室研究

这些发现支持了许多用于应对新型冠状病毒的疫苗策略。

由斯克里普斯研究所的科学家领导的一个研究小组发现了一种在许多人类抗体中可以中和的共同分子特征SARS-CoV-2引起冠状病毒新型冠状病毒肺炎

他们的研究发表在今天(2020年7月13日)科学他们回顾了过去几个月他们的实验室和其他机构在2019冠状病毒病恢复期患者中发现的近300种抗sars - cov -2抗体的数据。他们指出,这些抗体的一个子集在中和病毒方面特别强大——这些强大的抗体都部分由相同的抗体基因IGHV3-53编码。

科学家们使用了一种名为x射线晶体学的强大工具,对粘附在SARS-CoV-2靶点上的两种抗体进行了成像。这种相互作用产生的原子结构细节,对于疫苗设计者以及希望开发针对SARS-CoV-2相同位点的抗病毒药物的科学家来说,应该是有用的。

先前的研究表明,由IGHV3-53编码的抗体通常存在于健康人的血液中,至少是少量存在。因此,研究结果给人们带来了希望,即使用疫苗来提高这些一直存在的抗体水平将充分保护人体免受病毒感染。

”这种类型的抗体被孤立的研究中经常COVID-19病人,我们现在可以理解的结构基础与SARS-CoV-2互动,”这项研究的资深作者伊恩•威尔逊说,汉森教授DPhil结构生物学和部门的主席斯克里普斯研究所的综合结构和计算生物学。yabo124

“这项研究为有效设计COVID-19疫苗提供了重要启发,”斯克里普斯研究所免疫与微生物学系联合主任、教授Dennis Burton博士说。yabo124

这项研究主要由威尔逊和伯顿实验室,以及著名的非营利性疫苗研究机构IAVI的斯克里普斯中和抗体中心共同参与。

到目前为止,SARS-CoV-2已经感染了全世界超过1200万人,造成50多万人死亡,还造成了广泛的社会经济混乱和破坏。开发有效疫苗阻止大流行是目前世界公共卫生的首要任务。

尽管一些潜在的疫苗已经在临床试验中,科学家们还没有完全了解定义保护性抗体反应的分子特征。在这项新的研究中,科学家们朝着这个目标迈出了一大步。

该团队首先分析了过去几个月从COVID-19患者血液中分离出的294种不同的中和sars - cov -2的抗体。抗体是在免疫细胞b细胞中产生的y形蛋白质。每个b细胞产生一种特定的抗体类型或克隆,由细胞内抗体基因的独特组合编码。科学家们发现,一种名为IGHV3-53的抗体基因是294种抗体中最常见的基因,编码了大约10%的抗体。

科学家们还指出,在他们的研究中,编码ighv3 -53的抗体包含一种异常短的CDR H3环变体,通常是一种关键的靶标结合元素。然而,与其他非IGHV3-53编码的抗体相比,这些抗体对SARS-CoV-2非常有效。

立刻做出有力的回应

IGHV3-53抗体还有另一个特性,表明增加它们的数量将是SARS-CoV-2疫苗的一个良好且可实现的目标:它们似乎只与最初在健康人血液中循环的版本发生了最低程度的变异,最初的版本数量很少。

正常情况下,当b细胞被适合它们的病毒激活时,它们会开始增殖,并使抗体基因发生部分变异,以便产生新的b细胞,它们的抗体能更好地适应病毒目标。在这种“亲和力成熟”过程中产生中和病毒抗体所需的突变越多,就越难在疫苗中诱导出同样的过程。

幸运的是,研究中发现的IGHV3-53抗体似乎经历了很少或没有亲和力成熟,但已经非常有效地中和病毒——这暗示疫苗可能能够相对容易地从这些有效的中和剂中诱导保护性反应。

威尔逊说:“冠状病毒已经存在了几百到几千年,可以想象,我们的免疫系统已经进化到这样一种方式,我们携带这样的抗体,可以立即做出强有力的反应。”

疫苗制造商地图,临床试验测量仪

Wilson的研究小组使用高分辨率x射线晶体成像技术对两种不同的IGHV3-53抗体与SARS-CoV-2靶标结合成像。这个靶点被称为受体结合位点,是病毒“刺突”蛋白上的一个关键结构,该蛋白通常连接到人类细胞上的受体,开始细胞感染过程。许多中和SARS-CoV-2的抗体似乎是通过阻断病毒与受体的连接来实现的。

Wilson实验室博士后研究员、共同第一作者孟Yuan博士说:“我们能够揭示这些编码ighv3 -53的抗体的独特结构特征,这些特征促进了它们的高结合亲和力和对SARS-CoV-2受体结合位点的特异性。”

详细的原子尺度结构数据应该是疫苗设计者和药物开发者感兴趣的。此外,研究人员表示,识别出编码ighv3 -53的抗体是对COVID-19免疫反应的关键元素,这表明这些抗体的水平可能是正在进行和未来疫苗试验成功的间接标志。

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参考:“结构性基础共享抗体反应SARS-CoV-2”孟元,尼古拉斯·c·吴Hejun Liu长春d·李,Xueyong竺Fangzhu赵,熟食黄Wenli Yu Yuanzi华,亨利天山,托马斯·f·罗杰斯,伊莉斯兰黛,Devin Sok,约瑟夫·g·怡和丹尼斯·r·伯顿和伊恩·a·威尔逊,2020年7月13日,科学
DOI: 10.1126 / science.abd2321

“SARS-CoV-2共享抗体反应的结构基础”由Wilson实验室的孟Yuan、刘贺军和Nicholas Wu共同撰写;由李长春、朱学勇、赵方朱、黄德利、于文利、华元子、田亨利、托马斯·罗杰斯、丹尼斯·伯顿和伊恩·威尔逊,所有Scripps研究;IAVI的Elise Landais, Devin Sok和Joseph Jardine。

该研究得到了美国国立卫生研究院(K99 AI139445, UM1 AI44462)、比尔和梅林达·盖茨基金会(OPP1170236)和国际艾滋病疫苗倡议(IAVI)的支持。

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