香港科技大学—发现广泛中和抗体可对抗SARS-Cov2 Omicron变体
面对新冠病毒的不断变异,特别是Omicron变体的出现,疫苗的研发和生产成为全球关注的焦点。Omicron以其惊人的传播性和抗体逃逸性,对现有疫苗构成了巨大挑战。在此背景下,香港科技大学与香港大学的结构生物学家携手合作,发现了广泛中和抗体ZCB11,其能够对抗包括Omicron在内的所有关注变异株,并且在动物实验中展示了对Omicron攻击的高效防御能力。
为了筛选出有效的广泛中和抗体,香港大学团队建立了一个高效的抗体克隆平台。通过招募34位接种辉瑞疫苗的受试者,从这些个体中筛选能够产生有效广泛中和抗体的个体。经过对整组SARS-CoV-2假病毒变体的中和活性测试,最终选择了BNT162b2-26接种者的bNAbs。随后,从该接种者的血液样本中分离出7种抗体,最终筛选出ZCB3、ZCB11、ZCC10和ZCD3四种对刺突蛋白S1亚基受体结合位点具有特异性的单克隆NAb进行后续实验。
通过ELISA测定,ZCB11显示出了对RBD和Spike蛋白最强的结合能力。在对SARS-CoV-2假病毒变体以及活体SARS-CoV-2 VOC分离物的中和活性测试中,ZCB11显示出极高的中和效力,是能够有效中和包括Omicron、Delta等所有VOC的最佳bNAb。这一发现为ZCB11作为精英bNAb在体外对抗所有SARS-CoV-2 VOC提供了有力证据。
进一步研究揭示了ZCB11与Omicron S蛋白三聚体结合的冷冻电镜结构,揭示了其作用的独特分子模式。通过观察,研究发现只有UP构象的RBD能够与ZCB11Fab相互作用,DOWN构象的RBD表位被阻断。结构分析表明,RBD与ZCB11相互作用的表位与ACE2的结合位点部分重叠,证明了ZCB11与ACE2的竞争关系能够有效阻滞ACE2与RBD结合。
研究进一步深入分析了ZCB11与RBM结合的机制,发现主要依赖于强氢键形成紧密相互作用。此外,ZCB11与RBM之间的第二个相对较弱的界面由RBM和ZCB11的多个残基介导的疏水相互作用稳定。ZCB11展现出独特的结构性质,使其能够有效中和Omicron变体和多种病毒变体。
在体内疗效方面,ZCB11表现出显著的效果。通过金色叙利亚仓鼠COVID-19模型的实验,研究者发现4.5mg/kg浓度的ZCB11能够抵御SARS-CoV-2 WT的入侵,保护肺部功能完整。在面对Omicron BA.1和Delta变体时,ZCB11组的肺部和NT的亚基因组病毒量以及活体感染性病毒的数量明显降低,肺部病变最小,保护作用显著。
小结:ZCB11作为广泛中和抗体,不仅在体外展示了对所有SARS-CoV-2 VOC的有效中和能力,而且在体内实验中展示了对抗Omicron和Delta变体的显著保护效果。这一发现为ZCB11作为潜在的生物医学干预措施提供了重要支持,可能为应对未来不断出现的SARS-CoV-2变体提供有效策略。
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