Nature重磅 | 王祥喜/秦川/王佑春/秦成峰首次发现打了新冠加强针的人更能抵抗奥密克戎

iNature

Omicron 是迄今为止突变最严重的 SARS-CoV-2 变体，对中和抗体具有高度抗性，引发了对抗体疗法和疫苗有效性的前所未有的担忧。

2022年1月28日，中国科学院生物物理研究所王祥喜，中国医学科学院北京协和医学院秦川，中国食品药品检定研究院王佑春及军事医学科学院秦成峰共同通讯在Nature 在线发表题为“Memory B cell repertoire from triple vaccinees against diverse SARS-CoV-2 variants”的研究论文，该研究检查了接受两剂或三剂灭活疫苗的个体的血清是否可以中和真正的 Omicron。2 剂和 3 剂疫苗的中和抗体的血清转化率分别为 3.3% (2/60) 和 95% (57/60)。对于三剂接受者，Omicron 的几何平均中和抗体滴度 (GMT) 比祖传病毒低 16.5 倍 (254)。

该研究从 3 剂疫苗接种者的记忆 B 细胞中分离出 323 种人单克隆抗体 (mAb)，其中一半识别受体结合域 (RBD)，并显示其中的一部分 (24/163) 中和所有 SARS-CoV-2关注的变体 (VOC)，包括 Omicron。具有代表性的广泛中和 mAb 的治疗对小鼠的 SARS-CoV-2 Beta 和 Omicron 感染具有高度保护作用。Omicron 刺突蛋白的原子结构与所有五种 VOC 反应性抗体中的三种类型复合，定义了结合和中和决定因素，并揭示了一个关键的抗体逃逸位点 G446S，它通过改变结合界面的局部构象，对结合在 RBD 右肩的一类主要抗体产生更大的抵抗力。总之，该研究结果使 3 剂免疫方案的使用合理化，并表明这些广泛超强抗体揭示的基本表位是通用 sarbecovirus 疫苗的合理靶标。

另外，2022年1月24日，中国科学院生物物理研究所王祥喜，北京大学曹云龙，谢晓亮等团队合作在Cell 在线发表题为“Structural and functional characterizations of infectivity and immune evasion of SARS-CoV-2 Omicron”的研究论文，该研究对来自 Omicron 的 Spike (S) 的冷冻 EM 结构的分析揭示了氨基酸取代形成的相互作用，从而稳定地保持受体识别的活性构象。相对更紧凑的结构域组织提高了稳定性并增强了附着，但损害了病毒融合步骤的效率。局部构象、电荷和疏水性微环境的改变支撑了表位的调节，使得它们不被大多数 NTD 和 RBD 抗体识别，从而促进病毒免疫逃逸。与人类 ACE2 结合的 Omicron S 的结构，以及 25 个 sarbecovirus 成员的 ACE2 结合区域的序列保守性分析以及免疫原性位点的热图及其相应的突变频率，揭示了可以使用的保守和结构受限区域用于开发广谱疫苗和治疗方法。
2021年12月23日，北京大学谢晓亮，曹云龙，肖俊宇，中国食品药品检定研究院王佑春及中国科学院生物物理研究所王祥喜共同通讯在Nature 在线发表题为“Omicron escapes the majority of existing SARS-CoV-2 neutralizing antibodies”的研究论文，该研究使用高通量酵母展示筛选来确定 247 个人类抗 RBD NAb 的 RBD 逃逸突变谱，并表明 NAb 可以无监督地聚集成六个表位组 (AF)。引人注目的是，Omicron 的各种单突变可能会损害不同表位组的 NAb。具体而言，A-D 组中的 NAb，其表位与 ACE2 结合基序重叠，在很大程度上被 K417N、G446S、E484A 和 Q493R 逃脱。E 组（S309 位点）和 F（CR3022 位点）NAb 通常表现出广泛的 sarbecovirus 中和活性，受 Omicron 的影响较小，但仍有一部分 NAb 被 G339D、N440K 和 S371L 逃逸。此外，Omicron 假病毒中和表明，由于其表位上的多个协同突变，耐受 NAb 的单个突变也可以逃逸。总的来说，超过 85% 的测试 NAb 被 Omicron 逃逸。对于 NAb 药物，Omicron 大大降低了 LY-CoV016/LY-CoV555、REGN10933/REGN10987、AZD1061/AZD8895 和 BRII-196 的中和效力，而 VIR-7831 和 DXP-604 的中和效力仍然降低。总之，数据表明 Omicron 会导致显著的体液免疫逃避，而针对 sarbecovirus 保守区域的 NAb 仍然最有效。该研究结果为开发针对 Omicron 和未来变体的 NAb 药物和疫苗提供了指导。2021年5月21日，北京大学，首都医科大学及中国食品药品监督管理局等多单位合作，谢晓亮，曹云龙，秦成峰，王佑春，冯英梅及肖俊宇共同通讯在Cell Research 在线发表题为“Humoral immune response to circulating SARS-CoV-2 variants elicited by inactivated and RBD-subunit vaccines”的研究论文，该研究报告了对循环SARS-CoV-2变体（例如501Y.V2（B.1.351））的血浆和由CoronaVac（灭活疫苗），ZF2001（RBD亚单位疫苗）和自然感染引起的中和抗体（NAb）的体液免疫反应。结果表明，通过第三次剂量加强接种RBD疫苗对于在必要时对抗SARS-CoV-2变体可能是理想的选择，尤其是对于那些携带突变破坏NTD超级位点的突变者（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）。

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://www.nature.com/articles/s41586-022-04466-x

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

—END—内容为【iNature】公众号原创，转载请写明来源于【iNature】

微信加群

iNature汇集了4万名生命科学的研究人员及医生。我们组建了80个综合群（16个PI群及64个博士群），同时更具专业专门组建了相关专业群（植物，免疫，细胞，微生物，基因编辑，神经，化学，物理，心血管，肿瘤等群）。温馨提示：进群请备注一下（格式如学校+专业+姓名，如果是PI/教授，请注明是PI/教授，否则就直接默认为在读博士，谢谢）。可以先加小编微信号（iNature5），或者是长按二维码，添加小编，之后再进相关的群，非诚勿扰。

投稿、合作、转载授权事宜

请联系微信ID：13701829856 或邮箱：[e-mail]

觉得本文好看，请点这里！