​复旦大学姜世勃/陆路/夏帅团队发现XBB等奥密克戎亚变体膜融合特征及对EK1等广谱融合抑制剂的敏感性

近期，一系列新冠病毒（SARS-CoV-2）奥秘克戎（Omicron）变异株亚变体（如XBB）不断涌现，导致了大量的“疫苗突破性感染”或“再感染”病例。尤其是XBB系列亚变体，其S蛋白上的突变谱与其上游的BA.2亚谱系大不相同，因此其S蛋白介导的病毒融合和感染特征和免疫逃逸能力、特别是对广谱冠状病毒融合抑制剂药物候选的敏感性有待于进一步研究。针对于这一关键科学问题，近期复旦大学基础医学院医学分子病毒学教育部/卫健委/医科院重点实验室姜世勃/陆路/夏帅团队联合同济大学熊利泽/满秋红团队在Journal of Medical Virology（JMV, IF=20.693）和Emerging Microbes & Infection（EMI, IF=19.568）期刊以Research Article形式发表的研究论文。

据已有文献报道，原始的 Omicron变异株 （BA.1）的膜融合能力显著降低。在JMV论文的研究中，研究团队发现在人肺源细胞系（Calu-3）上XBB变异株S蛋白可介导显著的膜融合现象，并且其在不同时间点的膜融合效率均高于BA.2.75、BA.5.2等流行的Omicron亚变体。另外，相对于XBB, XBB.1.5和XBB-S486P的S蛋白介导的膜融合能力进一步提升，提示这些亚变体在未来的传播和进化中可能具有感染力提高的潜力，因而需要被持续关注。

图1. XBB、XBB.1.5等亚变体S蛋白膜融合动态特征

大量临床研究数据表明，老年人易感染 SARS-CoV-2，并且感染者往往表现出更严重的临床症状。因此，老年人群对Omicron等变异株亚变体的易感性亟待进一步评估。本研究发现，有3次新冠疫苗接种背景的老年人群免疫血清（疫苗接种时间间隔>6个月）对多种Omicron亚变体均呈现很低的中和效价。而无疫苗接种背景的老年BA.2感染者的康复者血清对BA.2亚谱系有较高抑制效果（NT50=2276.6）,但对XBB亚变体假病毒的中和效价显著下降92倍。同样，有2/3次疫苗接种背景的老年BA.2感染者康复者血清可高效抑制BA.2亚谱系感染（NT50=4897.7），但对XBB亚变体假病毒的抑制效果大幅度降低至128倍。另外，有3次疫苗接种背景的老年BA.5感染人群康复血清，可高效抑制BA.5感染，NT50=7233.2，但对XBB、XBB.1.5假病毒的中和活性同样显著下降，其NT50分别为264.9和177.6。以上结果表明，多数老年群体在未来有被XBB.1.5等变异株重复性感染的潜在风险。

图2. 老年人群免疫/康复血清对XBB等亚变体的中和效价

在前期研究中，该团队研发出靶向HR1的系列广谱抗冠状病毒融合抑制剂（Pan-CoVFusion Inhibitors），如EK1和EK1C4（Science Advances 2019,Cell Research 2020 ,Cell Research 2022），对SARS-CoV-2野生株以及其他人冠状病毒均展示出高效抑制活性。该团队近期系统地评估了 EK1和EK1C4对多种Omicron变异株（BA.1）和亚谱系（BA.2、BA.3、BA.4/BA.5）及其亚变体（BA.2.12.1、BA.2.75、BA.4.6、BF.7）假病毒的抑制效果,其结果发表在新发微生物和感染领域领域Top期刊上（Emerging Microbes & Infection, 2023; 12:2178241）。

如图3所示， EK1 (5 µM)和EK1C4（100 nM）可完全抑制WT、Delta、BA.1、BA.2、BA.2.12.1、BA.3、BA.4/BA.5、BA.2.75、BA.4.6、BF.7 S蛋白介导的膜融合过程。

图3. EK1/EK1C4对BF.7等S蛋白介导的细胞-细胞融合的抑制效果

在Caco2靶细胞上，EK1多肽对上述亚变体的假病毒感染展示出高效抑制活性，其50%抑制浓度 (IC50)为213-539 nM，对其S蛋白介导的细胞-细胞融合同样展示出高效的抑制活性。同样，EK1C4脂肽对这些亚变体假病毒感染的抑制活性进一步显著提升，其IC50为2-11 nM (Table 1)。

该系列研究同样也进一步评估了EK1/EK1C4融合抑制剂对XBB系列变异株的抑制活性。结果显示EK1/EK1C4可高效抑制XBB以及XBB.1.5 S蛋白介导的膜融合和感染过程。如EK1/EK1C4在XBB.1.5 S蛋白介导细胞-细胞融合模型上，其IC50分别为70 nM和4 nM。同样，EK1和EK1C4可高效抑制XBB.1.5假病毒的感染，其IC50分别为141 nM和10 nM。从而进一步提示EK1系列广谱融合抑制剂在目前XBB.1.5等Omicron变异株亚变体中仍有较好的广谱抗病毒潜力。

此外，由于融合抑制剂的作用靶点（HR1）与S蛋白上的天然中和表位显著不同，因而研究者推测该类抑制剂与恢复者血清间有一定的协同抗病毒效果。该研究以目前处于临床试验阶段的EK1为代表性抑制剂，发现低剂量EK1 (100 nM) 可有效增强BA.2/BA.5恢复者血清对XBB或XBB.1.5感染的抑制效果，从而表明EK1等融合抑制剂不仅可以直接有效抑制XBB.1.5等变异株的感染，还可能恢复者血清中的抗体对这些免疫逃逸株的中和效应，提示该类融合抑制剂在防治目前和未来变异株“重复性感染”方面具有潜在的应用性优势。

图4. EK1对XBB.1.5的抑制活-性及其与恢复者血清间的协同抗病毒效果

总体上，该系列研究系统地揭示了BA.1、BA.2、BA.2.12.1、BA.3、BA.4/BA.5、BA.2.75、BA.4.6以及BF.7、XBB以及XBB.1.5 S蛋白介导的膜融合特征，并发现XBB、XBB.1.5亚变体对BA.2/BA.5的老年康复者血清具有显著的免疫耐受现象，从而这些变异株具有导致该类人群被“再感染”的潜在风险。同时,该系列研究也发现广谱融合抑制剂EK1和EK1C4仍然可高效、广谱地阻断这些亚变体S蛋白介导的细胞-细胞融合和假病毒感染过程，并且该类融合抑制剂与恢复者血清间有显著的协同抗病毒效果，进一步表明，EK1等广谱融合抑制剂在防治XBB等变异株亚变体的流行与感染中可能具有较好的应用潜力。

其中，JMV论文由复旦大学夏帅、焦凡珂、王李珏以及上海市第四人民医院于雪莹为该论文的共同第一作者，复旦大学陆路研究员、姜世勃教授、夏帅青年研究员及同济大学熊利泽教授、满秋红教授为共同通讯作者。EMI研究性论文中复旦大学夏帅、焦凡珂、王李珏为该论文的共同第一作者，复旦大学陆路研究员、姜世勃教授、夏帅青年研究员及同济大学满秋红教授为共同通讯作者。 

原文链接：

https://doi.org/10.1002/jmv.28641

https://doi.org/10.1080/22221751.2023.2178241

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