2020年7月14日訊/
生物谷BIOON/---在一項新的研究中，來自美國斯克裡普斯研究所的研究人員在人類中和SARS-CoV-2---一種導致COVID-19疾病的新型冠狀病毒---的抗體中發現了共同的分子特徵。他們回顧了他們的實驗室和其他實驗室在過去幾個月裡在康復的COVID-19患者中發現的近300種抗SARS-CoV-2抗體。他們注意到這些抗體中的一部分可極其強效地中和這種病毒，而且這些強效抗體的一部分都是由同一個抗體基因IGHV3-53編碼的。相關研究結果於2020年7月13日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Structural basis of a shared antibody response to SARS-CoV-2」。
圖片來自Science, 2020, doi:10.1126/science.abd2321。
這些研究人員使用了一種稱為X射線晶體學的強大工具，對其中的兩種附著在SARS-CoV-2靶位點上的抗體進行了成像。由此產生的這種相互作用的原子結構細節應當對疫苗設計者以及希望開發靶向SARS-CoV-2上相同位點的抗病毒藥物的科學家們有用。
之前的研究提示著IGHV3-53編碼的抗體通常存在於健康人的血液中，至少是少量存在著。因此，這些結果提供了希望，即使用疫苗來提高這些持續存在的抗體的水平，以便充分保護人們免受這種病毒的侵害。
論文通訊作者、斯克裡普斯研究所結構生物學教授、綜合結構與計算生物學系主任Ian Wilson說，「這種類型的抗體在對COVID-19患者的研究中經常被分離出來。我們如今能夠理解它與SARS-CoV-2相互作用的結構基礎。」論文共同作者、斯克裡普斯研究所
免疫學與微生物學系的Dennis Burton教授說，「這項研究為有效的COVID-19疫苗設計提供了重要的啟發。」
迄今為止，SARS-CoV-2已使全球1200多萬人感染，50多萬人死亡，此外還造成了廣泛的社會經濟混亂和破壞。開發有效的疫苗來阻止這場大流行是目前世界公共衛生的首要任務。雖然幾種潛在的疫苗已經在
臨床試驗中，但科學家們還沒有完全了解保護性抗體反應的分子特徵。在這項新的研究中，這些研究人員朝著這個目標邁出了一大步。
這些研究人員首先分析了過去幾個月從COVID-19患者血液中分離出的294種不同的SARS-CoV-2中和抗體。抗體是在稱為B細胞的免疫細胞中製造出的Y形蛋白。每個B細胞都會製造一種特定的抗體類型，或克隆，這種抗體類型由細胞中的抗體基因的獨特組合編碼。他們發現，一種名為IGHV3-53的抗體基因是294種抗體中最常見的基因，編碼了其中大約10%的抗體。
這些研究人員還注意到，在他們的研究中，這些IGHV3-53編碼的抗體含有一個異常短的CDR H3環（CDR H3 loop）變體，其中CDR H3環通常是一個關鍵的靶標結合元素。然而，與其他非IGHV3-53編碼的抗體相比，這些抗體可強效地抵抗SARS-CoV-2。
從一開始就產生強大的反應這些IGHV3-53編碼的抗體還有另一個特性：它們似乎只比最初在健康人血液中少量循環的版本發生了微小的變異，這提示著增加它們的數量是SARS-CoV-2疫苗的一個良好的可實現的目標。
正常情況下，當被遇到的病毒激活時，B細胞就會開始增殖，同時也會讓它們的部分抗體基因發生變異，以產生新的B細胞，由此產生的抗體更適合結合病毒靶標。這種「親和力成熟（affinity maturation）」過程所需的突變越多，產生病毒中和抗體的難度就越大，用疫苗誘導這個同樣的過程也就越難。
幸運的是，這項研究中發現的這些IGHV3-53抗體似乎沒有或很少經歷親和力成熟過程，但卻已經非常有效地中和了這種病毒---這提示著疫苗可能能夠相對容易地誘導出來自這些強效中和抗體的保護性反應。
Wilson說，「冠狀病毒已經存在了幾百年到幾千年。我們可以想像我們的免疫系統已經進化到我們攜帶這樣的抗體就可以立即做出強有力的反應。」
為疫苗設計和臨床試驗提供重要信息這些研究人員使用高解析度的X射線晶體學對兩種不同的與SARS-CoV-2上的靶點結合的IGHV3-53抗體進行了成像。這種稱為受體結合位點的靶點是這種病毒「刺突」蛋白上的一個關鍵結構，其中這種刺突蛋白通常與人體細胞上的受體結合，從而開始細胞感染過程。許多中和SARS-CoV-2的抗體似乎是通過阻斷這種病毒與受體的結合來實現的。
論文共同第一作者、Wilson實驗室博士後研究助理Meng Yuan博士說，「我們能夠揭示這些IGHV3-53編碼抗體的獨特結構特徵---這些特徵促進了它們的高結合親和力和對SARS-CoV-2受體結合位點的特異性。」
這些詳細的原子水平結構數據應該會引起疫苗設計者和藥物開發者的興趣。此外，這些研究人員表示，他們將IGHV3-53編碼的抗體鑑定為針對COVID-19的免疫反應的關鍵元素，這提示著在正在進行的和未來開展的疫苗
臨床試驗中，這些抗體的水平可能是間接反映試驗成功與否的一個標誌物。（生物谷 Bioon.com）
參考資料：1.Meng Yuan et al. Structural basis of a shared antibody response to SARS-CoV-2. Science, 2020, doi:10.1126/science.abd2321.