【前沿&進展】Immunity | 張林琦/李太生/楊雨荷合作揭示SARS-CoV-1感染體液免疫反應特徵

2023年11月3日，清華大學張林琦教授與北京協和醫院李太生教授合作，聯合國家納米科學中心楊雨荷研究員，在Immunity雜誌上發表了題爲Dissecting the intricacies of human antibody responses to SARS-CoV-1and SARS-CoV-2 infection的研究論文，從多克隆抗體和單克隆抗體方面細緻解析了SARS-CoV-1感染者體內抗體反應，並與新冠感染的抗體反應在持續時間、RBD抗體分類與性質等方面做了系統比較。

研究團隊首先評估了25位2003年感染SARS-CoV-1病毒的康復者血漿多克隆抗體反應，同時評估了多位2020年SARS-CoV-2重症感染康復者血清。從結合抗體、中和抗體、交叉中和評估的結果分析可見，SARS-CoV-1康復者血漿中和水平比SARS-CoV-2重症康復者血漿更高，且持續時間更長，這可能與SARS-CoV-1誘導的RBD抗體佔比較大有關。兩者之間能針對Spike產生較高水平的交叉結合，但交叉中和水平較低，提示兩種病毒在Spike基因序列、蛋白結構和免疫原型方面存在差異。

研究團隊進而從SARS-CoV-1感染者康復期B淋巴細胞中分離到了77株針對Spike的單克隆抗體。通過實驗發現，其中有60株單抗特異性結合RBD區域，大多數展示超強的SARS-CoV-1中和活性；有15株結合除RBD的其他S1區域，還有2株結合S2區域，具有較弱的中和活性或無中和活性。與多克隆血漿評估結果相對應，從SARS-CoV-1分離得到的RBD抗體中具有中和活性的比例明顯高於從SARS-CoV-2感染者中分離得到的RBD抗體。兩種冠狀病毒在感染後相近時間點誘導的抗體具有相似的高頻突變頻率，說明抗體基因突變和成熟速率遵循人體內在的節奏，與病毒種類、感染致病的嚴重程度無關。

研究團隊進一步將60株RBD抗體進行了結構功能分析。利用與已知表位的ACE2或抗體進行競爭SPR分析，從表位角度將60株抗體分爲七大類，命名爲RBD-1至7。其中前三類RBD-1~3是RBM抗體，與ACE2和80R強競爭，對S230、m396和S309等具有不同的競爭模式，結合的位置分別在偏向RBD的頂部（RBD-1）、平臺（mesa）偏RBM內緣（RBD-2）以及RBM偏外側（RBD-3），這三類抗體展示出高強度的中和活性與弱的交叉活性。而RBD-5和RBD-6兩類抗體，不與ACE2強競爭，結合部位主要包括RBD外側區（outer face, RBD-5）或者內側區（inner face, RBD-6）。RBD-6中和活性最弱但交叉其他冠狀病毒活性最強，IgG和Spike trimer複合物在負染色透射電鏡觀察下全部形成Spike的二聚體 (dimers-of-trimers) 或Spike的三聚體 (trimers-of-trimers) 構象。RBD-7抗體交叉活性複雜，識別RBD獨特的頂部下側表位，與Spike中相鄰單體NTD有接觸。該識別表位在已報道的人體新冠病毒抗體及其罕見，而在SARS-CoV-1感染者中佔很大比例（13/60），並有相同的V區基因使用，是SARS-CoV-1感染者抗體反應的突出特點之一。

最後，研究團隊評估了具有新冠交叉活性的8株抗體對多種新冠突變株和其他ACE2受體冠狀病毒的交叉中和活性，並用冷凍電鏡解析了兩株交叉中和抗體（W328-6A1和W328-6E10）與Spike蛋白複合物的結構，爲進一步理解其廣譜中和機制提供了結構信息和參考。

綜上所述，該研究首次在多克隆抗體和單克隆抗體等多個角度細緻分析了SARS-CoV-1感染康復者體內抗體的動態學變化特徵，包括抗體結合、中和能力，表位和結構特徵，與新冠感染抗體反應進行了系統比較，並首次將SARS-CoV-1的RBD抗體進行了系統分類，爲全面認識人體對冠狀病毒感染的體液免疫反應提供更加詳細的解析，爲研發下一代廣譜新冠抗體藥物和疫苗提供了重要依據與參考。

本文經原作者同意轉自BioArt微信公衆號，並適當刪減。

本期編輯：hantavirus