顶尖艾滋团队新冠重磅研究：某稀有抗体反复出现提示疫苗线索
新冠状病毒进入细胞取决于刺突蛋白和人类细胞受体的结合域(RBD)。尽管还没有新的皇冠疫苗，抗体对全球抗流行病至关重要。目前，一个顶尖的艾滋病研究团队已经从新康复患者的血浆中提取并鉴定出抗体，并发现了高中和活跃的、罕见但反复出现的RBD特异性抗体。这表明基于抗体开发的疫苗对公众可能普遍有效。
上述发现来自医学预印本网站bioRxiv发布的新皇冠抗体畅销研究，该网站包括洛克菲勒大学、加州理工学院、霍华德·休斯医学研究所和陈·扎克伯格生物中心:恢复期个体对非典-CoV-2感染的聚合抗体反应。该论文于当地时间5月15日由美国洛克菲勒大学分子免疫学实验室主任米歇尔·努森茨韦格和保罗·别尼亚斯教授发表。
作为艾滋病领域的领先学者，努森茨韦格的研究集中于免疫系统先天和适应性反应的分子机制。研究方法结合了生物化学、分子生物学和遗传学。他专注于B淋巴细胞和HIV-1抗体的研究。为了应对COVID-19的爆发，努森茨韦格将其研究扩展到了非典-CoV-2，并从康复患者中分离和鉴定了高效中和抗体。
另一位通信作者保罗·别尼亚斯教授也是艾滋病领域的*学者。他的研究试图确定宿主基因如何影响病毒复制，重点是人类和灵长类免疫缺陷病毒。其实验室致力于表征病毒模仿、操纵和其他用途的宿主功能，以及防御细胞针对病毒感染的进化特征。
当地时间5月13日，世卫组织卫生应急项目负责人迈克尔·瑞安(Michael Ryan)表示，这种新的冠状病毒可能会成为一个长期问题，很难预测这种病毒何时能够被击败，它可能会成为一种永远不会消失的流行病毒。瑞安以艾滋病为例，指出尽管艾滋病毒没有消失，但人类已经找到了治疗和预防方法，人们不再像以前那样害怕艾滋病。
附录:研究方法
新冠状病毒的S蛋白负责结合和侵入人类受体，这通常是药物研究和开发的重要目标。在感染过程中，S蛋白被宿主蛋白酶切割成N末端S1亚基和C末端S2亚基。S1和S2分别介导受体结合和膜融合。其中，S1包含N末端结构域(NTD)和受体结合结构域(RBD)，它们在决定组织向性和宿主范围中是至关重要的。当病毒侵入人体时，RBD与人类受体血管紧张素转换酶2结合。
然而，目前对人抗非典抗体反应知之甚少。在这项研究中，研究小组报告了68名COVID-19幸存者，没有一人住院。症状出现后30天，这些康复患者收集的血浆的半最大体积和滴度从检测不到(18%的样本)到小于1: 1000 (78%的样本)不等，只有3%的康复患者大于1: 5000。
抗体克隆显示不同个体中RBD特异性记忆B细胞(表达密切相关的抗体)的扩增克隆。虽然血浆效价很低，但针对RBD上独特表位的抗体的半抑制浓度可被中和至低至ng/mL。因此，从COVID-19中回收的大多数未住院患者的恢复性血浆不含高水平的中和活性。然而，在所有受试个体中发现了具有有效抗病毒活性的罕见但反复出现的RBD特异性抗体，这表明基于这种抗体开发的疫苗可能通常是有效的。
在2020年4月1日至4月17日期间，73名符合条件的参与者加入了该研究。其中，48例(65.8%)为经逆转录聚合酶链反应(以下简称“病例”)确诊的新发患者，25例(34.2%)为确诊病例的密切接触者(以下简称“接触者”)。五个没有症状的密切接触者被排除在进一步分析之外。
当收集样本时，68个人至少14天没有任何症状。只有一项无症状的SARS-CoV-2核酸检测呈阳性，其他67名受试者的平均发病时间约为样本采集前30天(17至48天)。在这个队列中，症状平均持续10天(0-28天)，并且没有住院。最常见的症状是发热(82.4%)、咳嗽(64.7%)、肌痛(55.9%)和疲劳(54.4%)，而并发症很少(8.8%)。性别、病例和接触、症状持续时间或严重程度、症状发作和取样之间的时间没有显著差异。
88%和66%的检测血浆样品显示出RBD特异性的IgG和IgM抗体(至少比对照组高2个标准偏差)。然而，血浆样品中抗三聚体S蛋白的免疫球蛋白和免疫球蛋白抗体的反应只有40%和21%(高于对照组的至少2个标准偏差)。IgG和IgM抗体水平与发病时间、年龄、性别、病例或接触之间没有显著差异。相比之下，IgG抗体与RBD和S蛋白的结合与症状持续时间直接相关，而IgM抗体与RBD和S蛋白的结合与症状持续时间无关。最后，抗S蛋白抗体水平在性别间无显著差异，但女性抗RBD抗体的效果低于男性。
为了测量恢复性血浆的中和活性，研究人员使用了假病毒检测法，该方法使用了携带纳米荧光素酶报告基因和非典病毒CoV-2 S蛋白的HIV-1病毒颗粒。以半最大中和滴度(NT50)衡量的队列中的中和活性的总体水平通常较低，18%检测不到，78%低于1000。NT50的几何平均数是212(算术平均数=850)，只有两个人的NT50高于5000。据信，中和活性与症状的持续时间和严重程度有关，但与与症状、年龄、性别或发病/接触状态有关的样本收集时间无关。值得注意的是，结合RBD和硫的抗体水平与NT50密切相关。
为了确定由传染性非典型肺炎冠状病毒2型感染引起的抗体的性质，研究人员从6名受试者的血液中分离出具有结合RBD受体的B淋巴细胞，其中包括2名具有最佳抗体中和活性的患者。抗原特异性B细胞的频率由它们结合藻红蛋白(PE)和BV711标记的RBD的能力决定。在COVID-19的恢复期，循环B细胞的范围为0.07-0.005%，但在对照组中不能检测到。研究人员通过逆转录和聚合酶链反应从6名恢复期个体的RBD结合B细胞中获得了534对IgG重链和轻链(IGH和IGL)序列。与人类抗体库相比，几个IGH和IGL基因明显超标。IGH和IGL的V基因核苷酸突变的平均数量分别为4.2和2.8，低于从患有慢性感染的个体(例如乙型肝炎或HIV-1)克隆的抗体的数量，并且类似于从具有原发性疟疾感染或非抗原富集的循环免疫球蛋白g记忆细胞衍生的抗体。
像其他人类病原体一样，所有被测试的COVID-19个体都有抗原结合b细胞的扩增克隆。总的来说，32.2%的IGH和IGL序列来自克隆和扩增的B细胞(范围从21.8到57.4%)。不同个体*享IGHV和IGLV基因特定组合的抗体占所有克隆序列的14%。值得注意的是，在不同个体中发现的一些抗体具有几乎相同的氨基酸序列。例如，在不同个体中重复发现的具有IGHV1-58/IGKV3-20和IGHV3-30-3/IGKV1-39的克隆抗体的氨基酸序列高达99%和92%的同一性。研究人员得出的结论是，在周期性克隆和扩增的抗体序列中，针对非典病毒的抗体记忆反应非常丰富。
为了检测抗非典-CoV-2抗体的结合特性，研究人员表达了34种代表性抗体，其中24种来自克隆，10种来自单体(在3名参与者的血浆中发现)。酶联免疫吸附分析显示，94%(34种抗体中的32种)以6.6纳克/毫升的半最大有效浓度(EC50)与传染性非典型肺炎冠状病毒-2RBD结合。为了确定这些抗体是否具有中和活性，研究人员测试了非典病毒。在测试的32种RBD结合抗体中，发现20种在半最大抑制浓度(IC50)下具有小的中和作用，约为纳克/毫升，浓度范围为4.4至709纳克/毫升。在个体中发现了有效的中和抗体，与血浆NT50无关。例如，C002和C121分别来自血浆NT50值为5053和298的个体COV21和COV107，IC50值分别为8.9和6.7纳克/毫升。最后，克隆共享IGHV和IGLV基因的抗体是最好的中和剂之一，例如抗体C002具有IGHV3-30/IGKV1-39，两者都具有最好的血浆中和活性。研究人员得出结论认为，即使是具有中等血浆中和活性的人，也有罕见的能够产生有效的非典病毒CoV-2中和抗体的IgG记忆B细胞。
为了确定具有中和活性的人抗SARS-CoV-2单克隆抗体是否能结合RBD的不同结构域，研究人员进行了双层干扰测量实验，其中将预先形成的抗体-RBD免疫复合物暴露于第二种单克隆抗体。测试的抗体包括2组，而C002和C105与预先形成的C121-RBD复合物结合，而C104、C110和C119不结合。结论是，像非典病毒一样，在非典病毒2型的RBD至少有2个不同的中和表位。
通过单细胞抗体克隆，个体获得了具有中和活性的人单克隆抗体，以对抗病原体，如自然感染中的病毒和寄生虫。在模型生物学和早期临床研究中，已经显示了几种有效的保护和治疗方法，但是目前只有一种抗病毒单克隆药物在临床上使用。抗体相对昂贵，比小分子药物更难生产。然而，它们与药物的不同之处在于，它们可以通过与宿主免疫细胞上的Fcγ受体结合的恒定结构域参与宿主免疫系统。这些相互作用可以增强免疫力，帮助清除病原体或被感染的细胞，但它们也可能导致登革热和冠状病毒感染的增加。这个问题阻碍了登革热疫苗的发展，但不会干扰有效中和抗体的临床应用。可以对其进行修饰，以防止Fcγ受体相互作用，并保持其对病毒病原体的保护作用。
抗体是大多数疫苗的基本成分，并可能成为有效抗非典疫苗的关键成分。观察表明，大多数恢复期患者的血浆中和活性较低，但在血浆中和活性异常的患者中可发现具有有效中和活性的抗非典型肺炎-CoV-2RBD复发抗体，表明人类具有产生能有效中和非典型肺炎-CoV-2的抗RBD抗体的内在能力。因此，特异性和有效诱导针对非典病毒的抗体的疫苗可能特别有效。