Cell重磅 | 谢晓亮/秦川/秦成峰/金荣华从8000多种抗体中筛选出新冠病毒中和抗体，有望迅速应用于临床

iNature 2022-12-11

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由于新病例的迅速增加，2019年冠状病毒病（COVID-19）很快引起了全球关注，病原体被鉴定为SARS-CoV-2。截至目前（5月7日），据约翰·霍普金斯大学发布的实时统计数据，全球累计新冠肺炎确诊病例超过385万例，死亡人数达26万。这些数字每天都会更新，而且预计还会进一步增加。从人类记忆B细胞中筛选有效的中和mAb常常是一个缓慢而费力的过程，这在应对全球卫生紧急情况时并不理想。迫切需要一种快速有效的方法来筛选SARS CoV-2中和单克隆抗体。

2020年5月17日，北京大学，首都医科大学，军事医学科学院及协和医学院联手合作，谢晓亮，秦成峰，秦川及金荣华共同通讯在Cell 在线发表题为“Potent neutralizing antibodies against SARS-CoV-2 identified by high-throughput single-cell sequencing of convalescent patients’ B cells”的研究论文，该研究报告了通过高通量单细胞RNA和来自60名康复期患者的抗原富集B细胞的VDJ测序对SARS-CoV-2中和抗体的快速鉴定。从8558种抗原结合IgG1 +克隆型中，鉴定出14种有效的中和抗体，其中最有效的一种是BD-368-2，对假型和真实SARS-CoV-2的IC50分别为1.2 ng / mL和15 ng / mL。 BD-368-2在SARS-CoV-2感染的hACE2转基因小鼠中也显示出强大的治疗和预防功效。此外，中和抗体与刺突-胞外域三聚体的3.8Å 冷冻电镜结构显示该抗体的表位与ACE2结合位点重叠。此外，该研究证明可以根据预测的CDR3H结构与SARS-CoV中和抗体的相似性直接选择SARS-CoV-2中和抗体。总之，该研究表明可以通过高通量单B细胞测序有效地发现人中和抗体，以应对大流行性传染病。

另外，2020年5月7日，北京协和医学院秦川及中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所武桂珍共同通讯在Nature 在线发表题为“The pathogenicity of SARS-CoV-2 in hACE2 transgenic mice”的研究论文，该研究使用感染SARS-CoV-2的hACE2转基因小鼠研究病毒的致病性。在感染SARS-CoV-2的hACE2小鼠中观察到了体重减轻和病毒在肺中复制。典型的组织病理学是间质性肺炎，肺泡间质中大量淋巴细胞和单核细胞浸润，肺泡腔内巨噬细胞聚集。在支气管上皮细胞，肺泡巨噬细胞和肺泡上皮细胞中观察到病毒抗原。在具有SARS-CoV-2感染的野生型小鼠（没有转hACE2的小鼠）中未发现该现象。该研究阐明了hACE2小鼠中SARS-CoV-2的致病性，并满足了Koch的假设，该小鼠模型可促进针对SARS-CoV-2的疗法和疫苗的开发（点击阅读）。

2020年5月6日，由中国医学科学院秦川团队领衔，联合北京科兴生物技术有限公司等多家单位合作，在Science在线发表题为”Rapid development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2“的研究论文，该研究开发了纯化的灭活SARS-CoV-2病毒候选疫苗（PiCoVacc），该疫苗可在小鼠，大鼠和非人类灵长类动物中诱导SARS-CoV-2特异性中和抗体。这些抗体有效地中和了10个代表性SARS-CoV-2病毒株，表明可能对全球流行的SARS-CoV-2病毒株具有更广泛的中和能力。两种不同剂量（每剂3μg或6μg）的免疫分别为猕猴提供了针对SARS-CoV-2攻击的部分或完全保护，而没有任何抗体依赖性的感染增强作用。通过监测猕猴的临床体征，血液学和生化指标以及组织形态学分析，对PiCoVacc进行系统评价表明它是安全的。这些数据支持针对人类的SARS-CoV-2疫苗的快速临床开发（点击阅读）。

由于新病例的迅速增加，2019年冠状病毒病（COVID-19）很快引起了全球关注。新型冠状病毒感染被认为是从动物传播的，病原体被鉴定为SARS-CoV-2。到2020年1月，怀疑最初受感染的患者是通过人与人之间的传播感染了该病毒。自2020年1月以来，该病毒已迅速传播到中国大部分地区和其他国家。

由于新病例的迅速增加，2019年冠状病毒病（COVID-19）很快引起了全球关注，病原体被鉴定为SARS-CoV-2。截至目前（5月17日），据约翰·霍普金斯大学发布的实时统计数据，全球累计新冠肺炎确诊病例超过470万例，死亡人数达31万。这些数字每天都会更新，而且预计还会进一步增加。

恢复期患者的血浆中含有由适应性免疫反应产生的中和抗体，当用作治疗手段时，轻症和重症COVID-19患者的临床状况已有明显改善。但是，由于不能大规模生产血浆，因此治疗用途受到限制。另一方面，从恢复期患者记忆B细胞中分离出的中和性单克隆抗体（mAb）由于其可扩展性和治疗效果，可能成为SARS-CoV-2的有前途的干预措施。针对病毒表面蛋白的人源mAb越来越显示出它们对诸如HIV，埃博拉病毒和MERS等传染病的治疗和预防功效，它们在患者中的安全性和效力已在多项临床试验中得到证实。尽管具有优势，但从人类记忆B细胞中筛选有效的中和mAb常常是一个缓慢而费力的过程，这在应对全球卫生紧急情况时并不理想。迫切需要一种快速有效的方法来筛选SARS CoV-2中和单克隆抗体。

文章模式图（图来源Cell ）

由于VDJ重组和体细胞超突变，B细胞表现出多样化的B细胞库，故需要一次分析一个B细胞。记忆B细胞的单细胞克隆扩增等技术通常用于从异种B细胞群体中获得配对的免疫球蛋白重轻链RNA序列以产生mAb。已证明对来自恢复期患者的（Epstein-Barr病毒）EBV永生记忆B细胞进行克隆扩增，可成功分离出针对病毒感染（如HIV，登革热和MERS）的中和mAb。然而，由于耗时的孵育和筛选步骤，该技术至少需要几个月才能完成成功的筛选。

另一方面，单细胞RT-PCR结合荧光激活细胞分选（FACS）或光流体平台，可以通过在单个抗原结合记忆体上执行嵌套式PCR，在几天内获得抗体序列单细胞分选后的B细胞。该方法已导致在包括HIV和MERS在内的多种传染病中有效分离中和mAb。尽管如此，最近在使用BX筛选效率方面，使用10X Chromium对B细胞受体库进行高通量单细胞RNA和VDJ测序的研究已经超过了单细胞RT-PCR。基于微流体技术可以一次运行从成千上万的单个B细胞中获得自动配对的重链和轻链序列，并已成功用于分离针对HIV的人中和单克隆抗体。

在这里，该研究报告了通过高通量单细胞RNA和来自60名康复期患者的抗原富集B细胞的VDJ测序对SARS-CoV-2中和抗体的快速鉴定。从8558种抗原结合IgG1 +克隆型中，鉴定出14种有效的中和抗体，其中最有效的一种是BD-368-2，对假型和真实SARS-CoV-2的IC50分别为1.2 ng / mL和15 ng / mL。

BD-368-2在SARS-CoV-2感染的hACE2转基因小鼠中也显示出强大的治疗和预防功效。此外，中和抗体与刺突-胞外域三聚体的3.8Å 冷冻电镜结构显示该抗体的表位与ACE2结合位点重叠。此外，该研究证明可以根据预测的CDR3H结构与SARS-CoV中和抗体的相似性直接选择SARS-CoV-2中和抗体。总之，该研究表明可以通过高通量单B细胞测序有效地发现人中和抗体，以应对大流行性传染病。

参考消息：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(20)30620-6#%20

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