Science:强效中和SARS-CoV-2的人类抗体,都具有这种“优秀”基因

2020-07-15 生物探索 生物探索

由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)造成的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)大流行让全世界陷入不同程度的灾难之中。迄今为止,全球超1200万人受感染,逾50万人死亡,多国经济陷入了几十年一遇的低迷

由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)造成的新型冠状病毒肺炎(COVID-19)大流行让全世界陷入不同程度的灾难之中。迄今为止,全球超1200万人受感染,逾50万人死亡,多国经济陷入了几十年一遇的低迷期。尽管已有多款疫苗及药物进入临床,但是目前研究人员尚不清楚导致有效抗体应答的分子特征。

当地时间7月13日,《Science》发布的一篇文章揭示了SARS-CoV-2强效中和抗体所具备的关键因素。斯克利普斯研究所的一支研究团队在对近300种抗体进行分析后发现,所有强效的中和抗体都具有一种共同的抗体编码基因——IGHV3-53基因。

DOI:10.1126 /science.abd2321

该报告的资深作者、斯克利普斯研究所综合结构与计算生物学系主任Ian Wilson说:“这类抗体在COVID-19患者的研究中经常被分离出来,我们现在可以了解它与SARS-CoV-2相互作用的结构基础。”

抗体是由免疫细胞B细胞产生的Y形蛋白,每一个B细胞内都会产生一种由抗体基因编码的特定抗体类型。在这项研究中,研究人员对过去从康复患者血液中分离出的294种不同的中和抗体进行了分析,发现重链可变区的IGHV3-53基因是最常见的基因,编码约10%。

294种靶向RBD的抗体的IGHV基因使用情况的分布

病毒入侵宿主的必要条件是其棘突(S)蛋白的受体结合域(RBD)与宿主受体ACE2的结合,所有有效的中和抗体都应该能够阻断这种结合从而达到效果。在这项研究中,研究人员使用了一种被称为X射线晶体学的工具对两种不同的IGHV3-53抗体CC12.1和CC12.3进行成像,从而了解IGHV3-53强效识别RBD的内在分子特征。另外,研究人员也发现,IGHV3-53编码抗体含有CDR H3环的异常短变体,这通常是关键的靶标结合元件。与未由IGHV3-53编码的其他抗体相比,这些抗体对SARS-CoV-2的中和效力非常强劲。

两种IGHV3-53抗体的结构

一般而言,人体内会存在少量由IGHV3-53编码的抗体。不过,正常情况下,当B细胞被与之相适应的病毒激活时,会开始增殖并造成抗体基因的部分突变,随着突变的增加,用疫苗诱导相同过程的难度就越大。但幸运的是,与健康人体血液中原始的抗体相比,COVID-19康复患者体内的抗体突变非常少,并且在中和病毒方面仍然非常有效,这说明疫苗或许能够相对容易地诱导出这些有效中和抗体的保护反应。

Scripps Research免疫学和微生物学系教授兼联合主席Dennis Burton博士说:“这项研究为有效的COVID-19疫苗设计提供了重要的启发”。IGHV3-53编码抗体的水平或许能够作为正在进行和未来计划开展的疫苗试验成功的间接标志物。

原始出处:

Meng Yuan1, Hejun Liu, Nicholas C. Wu, et.al. Structural basis of a shared antibody response to SARS-CoV-2. Science 13 Jul 2020: eabd2321

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