连续发表7篇CNS | 秦川/谢晓亮等人发现一种作用机制完全不同的新冠中和抗体，有望克服新冠病毒变异的难题

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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（9月15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2925万例，死亡人数达93万。这些数字每天都会更新，而且预计还会进一步增加。 了解有效的中和抗体（NAbs）如何抑制SARS-CoV-2,对于有效的治疗开发至关重要。先前描述了BD-368-2，一种具有高效力的SARS-CoV-2 NAb。但是，其中和机制在很大程度上尚不清楚。2020年9月14日，北京大学，协和医学院等多单位合作，秦川，谢晓亮，肖俊宇及苏晓东共同通讯在Cell 在线发表题为“Structurally resolved SARS-CoV-2 antibody shows high efficacy in severely infected hamsters and provides a potent cocktail pairing strategy”的研究论文，该研究报告了BD-368-2 /三聚体突突复合物的3.5-Å冷冻EM结构，揭示了BD-368-2通过同时占据所有三个受体结合域（RBD）来完全阻断ACE2识别，无论它们“向上”或“向下”构象。而且，与表现出严重的间质性肺炎的安慰剂仓鼠相反，BD-368-2以低剂量和各种给药窗口来治疗感染的成年仓鼠。此外，BD-368-2的表位完全避免了VH3-53 / VH3-66复发性NAb的共同结合位点。将BD-368-2与有效的复发性NAb配对可在pM水平中和SARS-CoV-2假病毒，并挽救突变诱导的中和逃逸。在一起，该研究结果合理化了一种新的RBD表位，该表位具有很高的中和效力，并证明了BD-368-2在治疗COVID-19中的治疗潜力。

另外，2020年7月3日，中国医学科学院医学动物实验研究所秦川团队在Science 发表题为“Primary exposure to SARS-CoV-2 protects against reinfection in rhesus macaques”的研究论文，该研究发现当初次感染SARS-CoV-2，在某些猴子中，体重减轻，病毒复制主要在鼻子，咽，肺和肠中复制，以及在感染后第7天（dpi）出现中度间质性肺炎。猴子症状缓解并特异性抗体阳性后，用相同剂量的SARS-CoV-2毒株攻击一半感染的猴子。值得注意的是，在再次暴露的猴子中，未发现沿时间轴的鼻咽和肛门拭子中的病毒载量，也没有发现再感染（dpr）所有主要组织区隔中的病毒复制。结合后续的病毒学，放射学和病理学发现，再次暴露的猴子与未感染的受感染猴子相似，没有再出现COVID-19复发。总而言之，该结果表明，原发性SARS-CoV-2感染可以防止随后的暴露，这对疾病的预后和疫苗设计具有重要意义（点击阅读）。

2020年6月28日，中国科学院，海南医学院，协和医学院等多单位合作，高福，秦川，严景华及戴连攀共同通讯在Cell 在线发表题为“A universal design of betacoronavirus vaccines against COVID-19, MERS and SARS”的研究论文，该研究描述了克服此限制的MERS-CoV RBD的二聚体形式。与常规单体形式相比，RBD-二聚体显著提高了中和抗体（NAb）的效价，并保护了小鼠免受MERS-CoV感染。晶体结构显示RBD-二聚体完全暴露了双重受体结合基序，这是NAbs的主要靶标。结构指导的设计进一步产生了稳定的RBD-二聚体形式，即串联重复单链（RBD-sc-二聚体），保留了疫苗效力。该研究推广了这种策略来设计针对COVID-19和SARS的疫苗，从而将NAb滴度提高了10-100倍。 RBD-sc-二聚体在中试规模生产中获得了高产量，为进一步的临床开发提供了支持。免疫原设计框架可以普遍应用于其他β-CoV疫苗，以应对新出现的威胁（点击阅读）。

2020年6月6日，北京生物制品研究所有限责任公司，中国疾病预防控制中心，北京协和医学院及北京大学等多单位合作，高福，秦川，谭文杰，娄智勇，李长贵，武桂珍，徐苗及杨晓明共同通讯在Cell 在线发表题为“Development of an inactivated vaccine candidate, BBIBP-CorV, with potent protection against SARS-CoV-2”的研究论文，该研究报告了灭活的SARS-CoV-2疫苗候选物（BBIBP-CorV）的中试规模，该疫苗在小鼠，大鼠，豚鼠，兔和非人类灵长类动物（食蟹猴和猕猴）中诱导高水平的中和抗体滴度 ，提供针对SARS-CoV-2的保护。 使用2μg/剂量的BBIBP-CorV进行的两次剂量免疫为猕猴提供了针对SARS-CoV-2气管内攻击的高效保护，而没有可检测到的抗体依赖性增强感染。 此外，BBIBP-CorV对疫苗生产显示出高效率和良好的遗传稳定性。 这些结果支持在临床试验中进一步评估BBIBP-CorV（点击阅读）。

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。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（点击阅读）。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（9月15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2925万例，死亡人数达93万。这些数字每天都会更新，而且预计还会进一步增加。 

SARS-CoV-2的必不可少的结构蛋白是刺突（S）蛋白，该蛋白识别人血管紧张素转换酶2（ACE2）以介导病毒和宿主细胞膜之间的融合。S蛋白可以分为两个区域，S1和S2。S1包含可能有助于维持S蛋白的预融合状态的N末端域（NTD）和负责与ACE2相互作用的受体结合域（RBD）。ACE2与RBD的结合诱导S蛋白的构象变化，导致S2中的膜融合肽暴露，随后在膜融合过程中发挥作用。S三聚体的结构分析表明，RBD可以采用不同的“向上”和“向下”构象，这对结合和免疫识别都具有重要意义。

强大的中和抗体（NAbs）具有广泛的潜力，可广泛用作COVID-19的预防和治疗方法。靶向SARS-CoV-2 RBD和NTD的中和抗体（NAb）已有广泛报道。最近，研究人员使用高通量单细胞RNA测序从康复期患者中鉴定出一系列有效的NAb。其中之一，BD-368-2是已鉴定出的最有效的SARS-CoV-2 NAb，对假型和真实SARS-CoV-2的IC50分别为1.2和15 ng / mL。BD-368-2在被SARS-CoV-2感染的hACE2转基因小鼠中也显示出很高的治疗和预防功效，尽管安慰剂小鼠只会表现出轻度的病程。BD-368-2的高效力表明中和机制不同于其他NAb。

在这项研究中，首先通过高分辨率冷冻电子显微镜（cryo EM）和晶体学对BD-368-2的中和机理及其与S蛋白的分子相互作用进行了研究。使用融合前状态稳定的S三聚体，该研究确定了与S三聚体复合的BD-368-2抗原结合片段（Fabs）的3.5-Å冷冻EM结构，并显示BD-368-2完全封闭ACE2通过同时占据所有三个RBD而不考虑其“向上”或“向下”构象来进行绑定。BD-368-2的高中和力和体内治疗功效通过对SARS-CoV-2感染的成年仓鼠施用各种剂量的BD-368-2而得到进一步证实。

文章模式图（图源自Cell ）

与hACE2小鼠和恒河猴不同，本研究中使用的仓鼠模型发生严重的间质性肺炎，在不采取干预措施的情况下，超过80％的肺切片显示出病变。当以低剂量和不同给药时间给予BD-368-2时，仓鼠肺部炎症的严重程度得到有效降低。

此外，该研究获得了大量的VH3-53 / VH3-66衍生的NAb，并表明它们的共同表位与BD-368-2完全不重叠，这由RBD的三重晶体结构与其复合物所证明。这些结果合理化了BD-368-2的有效中和机制，提出了一种新的有效"鸡尾酒"设计以挽救突变诱导的中和逃逸，并证明了BD-368-2在具有严重COVID-19症状的动物模型中的有效治疗应用 。

参考消息：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.09.035

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