SARS-CoV-2是一種新型冠狀病毒，引起2019年冠狀病毒病全球大流行(COVID-19)。SARS-CoV-2是一種有包膜的正鏈RNA病毒，需要與宿主細胞膜融合才可以感染。刺突狀(S)蛋白是SARS-CoV-2的主要包膜蛋白。由S1和S2亞單位組成。S1亞單位進一步分為一個N端結構域(NTD)和一個受體結合結構域(RBD)。RBD和宿主細胞受體ACE2之間的相互作用是負責SARS-CoV-2對宿主細胞的感染。今天卡梅德生物科技小編帶你來了解一下SARS-CoV-2的相關知識!
COVID-19患者產生針對S蛋白RBD的抗體，阻斷了 SARS-CoV-2感染。因此，針對S蛋白的抗體產生在宿主對SARS-CoV-2感染的防御中起著關鍵的作用。然而，針對病毒的抗體并不總是保護性的。例如，針對登革熱病毒蛋白的抗體可以引起由Fc受體介導的嚴重疾病。因此，了解SARS-CoV-2感染期間產生的抗體的功能對闡明COVID-19的病因相當重要。本次實驗研究了各種類型的針對S蛋白的抗體，特別是那些能增強ACE2結合和 SARS-CoV-2感染型抗體。
卡梅德生物科技結論
1. 針對NTD抗體的一個位點增強了ACE2與S蛋白的結合
分析了抗體對重組ACE2與表達全長S蛋白的細胞結合的影響(圖2A)。大多數針對RBD結構域的抗體阻斷了ACE2與S蛋白的結合，而針對S2結構域的抗體則阻斷了ACE2與S蛋白的結合。針對S2結構域的抗體并不影響ACE2的結合(圖2B)。此外，在存在增強型抗體的情況下，ACE2與S蛋白的結合增加是劑量依賴性的(圖3A)。這些數據表明，抗體與NTD的結合增強了ACE2與RBD結合。為了分析抗體與NTD的結合和ACE2的增強之間的關系。重組蛋白ACE2與D614G S蛋白結合的量大于野生型S蛋白的量(圖3B)，盡管S蛋白的細胞表面表達量相當。值得注意的是，增強型抗體對ACE2與野生型S蛋白結合的影響程度要高于D614G突變。此外，增強型抗體也增加了ACE2與D614G S蛋白的結合，其程度與野生型S蛋白相似。這這些數據表明，抗體與NTD的結合參與了ACE2與RBD結合的增強。
由于阻斷ACE2與S蛋白結合的抗RBD抗體在抗體介導的宿主免疫系統中起著核心作用，我們分析了增強型抗體是如何影響中和抗RBD抗體的ACE2阻斷活性。我們比較了增強型抗體與不同濃度的中和抗RBD抗體C144。發現，在有增強型抗體的情況下，ACE2與S蛋白的結合增加了。即使在加入濃度高達1微克/毫升的C144時，ACE2與S蛋白的結合也會增加(圖3C)。這些數據表明，抗RBD抗體的中和活性在增強抗體存在的情況下確實會降低。在有增強型抗體存在的情況下，抗RBD抗體的中和活性確實降低了。
2. 增強型抗體促進SARS-CoV-2的感染性
增強型抗體對ACE2與S蛋白結合的影響表明，SARS-CoV-2的感染性也會增加，與D614G突變的影響類似。為了研究這個問題，我們利用水泡口炎病毒(VSV)/?G-GFP SARS-CoV-2刺突狀假病毒(SARS-CoV-2 PV)來量化代表性增強抗體對SARS-CoV-2感染的影響。正如預期的那樣，增強型抗體以增強型抗體劑量依賴的方式增加了SARS-CoV-2 PV對ACE2轉染的HEK293細胞的感染性(圖4A)。相比之下，針對NTD抗體并沒有增強ACE2與S蛋白的結合(圖1B)，沒有增加感染性。此外，在抗NTD抗體存在的情況下，感染性的增強，無論病毒的數量如何，在有抗體的情況下，感染性的增強是可以觀察到的(圖4B)。接下來，我們用真實的SARS-CoV-2病毒檢查了增強抗體的效果。在有增強型抗體的情況下，真實的SARS-CoV-2病毒在ACE2轉染的HEK293細胞中的復制增加了4倍以上(圖4C)。SARS-CoV-2 感染的Huh7細胞，其ACE2的表達水平較低，但也容易受到 SARS-CoV-2感染，也被增強型抗體明顯增強(圖 3C)。這些數據表明，增強型抗體能有力地增強 SARS-CoV-2病毒對表達ACE2的細胞的感染性。
討論
據報道，一些病毒感染的抗體依賴性增強(ADE) 如登革熱病毒、貓傳染性腹膜炎(FIP)冠狀病毒、SARS和MERS。Fc受體與病毒復合物的抗病毒抗體的結合被認為是參與ADE的。被認為參與了ADE。然而，Fc受體介導的ADE是 限于表達Fc受體的細胞，如單核細胞或巨噬細胞的感染。在本研究中，發現了一種非經典的、與Fc受體無關的ADE機制。發現了針對SARS-CoV-2 S蛋白NTD上的一個特定部位的抗體可以直接增強ACE2與S蛋白的結合，從而增加SARS-CoV-2的感染性。雖然增強型抗體所誘導的ADE相對低于在其他病毒如登革熱病毒中觀察到的Fc受體介導的ADE，但Fc受體并不參與這種新型的ADE。因此，增強型抗體可能參與了 SARS-CoV-2感染，而這些細胞不表達Fc受體。
到目前為止，野生型SARS-CoV-2已經完全被D614G突變型SARS-CoV-2所取代。效果的增強和中和抗體預計在不同的SARS-CoV-2變異，因為突變在峰值變異蛋白會影響這些抗體的結合。因此，有這種可能性增強抗體的存在并不總是與疾病的結果相關。更廣泛的研究增強抗體、中和抗體，和感染需要使用更多COVID-19患者樣本的SARS-CoV-2變異類型明確增強抗體的確切功能。