科学家发现了COVID-19强抗体反应的关键因素

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科学家发现了COVID-19强抗体反应的关键因素

由斯克里普斯研究所的科学家领导的一个小组发现,在许多中和SARS-CoV-2的人类抗体中发现了一个共同的分子特征。SARS-CoV-2是导致COVID-19的冠状病毒。

科学家们的研究发表在7月13日的《科学》杂志上,他们回顾了过去几个月他们的实验室和其他实验室在COVID-19恢复期患者身上发现的近300个抗sars - cov -2抗体的数据。他们指出,这些抗体中的一个子集在中和病毒方面特别强大,而且这些强大的抗体都部分由同一抗体基因IGHV3-53编码。

科学家们使用了一种被称为x射线晶体学的强大工具,对附着在SARS-CoV-2目标部位的两种抗体进行成像。这种相互作用的原子结构细节应该对疫苗设计者有用,对希望开发针对SARS-CoV-2相同位点的抗病毒药物的科学家也有用。

之前的研究表明,IGHV3-53编码的抗体通常存在于健康人的血液中,至少数量很少。因此,研究结果给人们带来了希望,即使用疫苗来提高这些一直存在的抗体的水平,将能充分保护人体免受病毒的侵袭。

”这种类型的抗体被孤立的研究中经常COVID-19病人,我们现在可以理解的结构基础与SARS-CoV-2互动,”这项研究的资深作者伊恩?威尔逊说,汉森教授DPhil结构生物学和部门的主席斯克里普斯研究所的综合结构和计算生物学。

“这项研究为设计有效的COVID-19疫苗提供了重要的灵感,”斯克里普斯研究所免疫学和微生物系联合主席、教授丹尼斯·伯顿博士说。

这项研究主要是由威尔逊和伯顿实验室以及著名的非营利性疫苗研究组织IAVI的斯克里普斯中和抗体中心合作完成的。

迄今为止,SARS-CoV-2已经感染了全世界1200多万人,造成50多万人死亡,此外还造成了广泛的社会经济混乱和破坏。开发一种有效的疫苗来阻止大流行是目前世界公共卫生的首要任务。

虽然几种潜在的疫苗已经进入临床试验阶段,但科学家们还没有完全了解确定保护性抗体反应的分子特征。在新的研究中,科学家们朝着这个目标迈进了一大步。

该小组首先分析了过去几个月从COVID-19患者血液中分离出的294种不同的sars - cov -2中和抗体。抗体是免疫细胞b细胞中产生的y形蛋白质。每个b细胞制造一种特定的抗体类型,或克隆,由细胞内一种独特的抗体基因组合编码。科学家们发现,一种名为IGHV3-53的抗体基因是294种抗体中最常见的基因,编码了其中约10%的抗体。

科学家们还注意到,在他们的研究中,ighv3 -53编码的抗体包含一个异常短的CDR H3环变异,这通常是一个关键的目标结合元素。然而,与IGHV3-53未编码的其他抗体相比,这些抗体对SARS-CoV-2非常有效。

一个强有力的反应

IGHV3-53抗体还有另一个特性,这表明增加它们的数量将是一种SARS-CoV-2疫苗的一个很好的、可以实现的目标:它们似乎只比最初在健康人血液中少量循环的版本发生了微小的变异。

正常情况下,当遇到适合它们的病毒时,b细胞就会被激活,并开始增殖并突变部分抗体基因,以产生新的b细胞,使其抗体更适合病毒目标。这种“亲和力成熟”过程产生病毒中和抗体所需的突变越多,就越难在疫苗中诱导同样的过程。

幸运的是,在研究中发现的IGHV3-53抗体似乎经历了很少或没有亲和成熟,但已经非常有效的中和病毒-这暗示疫苗可能能够诱导保护性反应从这些强有力的中和者相对容易。

“冠状病毒已经存在了几百到几千年,可以想象,我们的免疫系统已经进化到可以携带这样的抗体,可以立即做出强有力的反应,”威尔逊说。

疫苗制造商地图,临床试验测量

Wilson的团队使用高分辨率x射线晶体学成像两种不同的IGHV3-53抗体结合到他们的目标SARS-CoV-2。这个靶点被称为受体结合位点,是病毒“刺突”蛋白上的一个重要结构,通常病毒“刺突”蛋白会连接到人类细胞上的受体,从而开始细胞感染过程。许多中和SARS-CoV-2的抗体似乎是通过阻断病毒受体连接来实现的。

“我们能够揭示这些ighv3 -53编码的抗体的独特结构特征——这些特征促进了它们的高结合亲和性和它们对SARS-CoV-2受体结合位点的特异性,”共同第一作者,Wilson实验室博士后研究助理孟Yuan博士说。