基础科研 | Science:重磅!Omicron等变体,正在进化出逃避抗体、疫苗的新方法

2021-12-04 09:25:10 生物探索

本文转载自“医诺维”微信公众号。

随着病毒的大规模流行,新的病毒突变株不断出现,Alpha、Beta、Gamma、Delta、Omicron等等,其中一些突变株具有更强的感染能力或更强免疫逃逸能力。

目前全世界最关注的当属Omicron突变株,Omicron突变株于近日在南非发现,已传播到29个国家。从当地获得的初步数据和分析显示,南非的疫情将呈“指数级增长”,而Omicron似乎可以重新感染已经感染过其他新冠病毒毒株的康复者。

2021年12月2日,美国哈佛大学和麻省理工学院的研究人员在顶尖期刊《Science》 上发表了一篇题为" Structural basis for continued antibody evasion by the SARS-CoV-2 receptor binding domain "的研究论文。

该研究预测了SARS-CoV-2未来的进化策略,发现了几种可能的变异,这些变异使病毒能够逃避免疫防御,包括通过感染或接种疫苗获得的自然免疫,以及基于抗体的治疗。

在研究发表之际,一种被称为Omicron的新变种席卷而来,随后被发现Omicron包含研究人员在该研究中预测的几种逃避抗体的突变。意味着Omicron有可能进化出逃避免疫防御的能力。

研究人员表示,研究结果并不直接适用于Omicron,因为这种特定变体将取决于其自身独特的一组突变(至少30个)之间的相互作用。尽管如此,该研究提供了与Omicron有关的特定领域的重要线索,并作为未来可能出现的其他突变的指引。

研究结果表明,需要格外注意Omicron突变,因为这些突变已经证明能够避免用于治疗新感染患者的抗体和来自mRNA疫苗的抗体。研究人员没有研究针对非mRNA疫苗产生的抗体的病毒防御。

在该研究中,为了估计病毒接下来可能如何自我转变,研究人员遵循病毒化学和物理结构的线索,并在免疫功能低下的个体和全球病毒序列数据库中寻找罕见的突变。在使用非感染性病毒样颗粒的实验室研究中,研究人员发现了多种复杂突变的组合,使病毒能够感染人类细胞,同时降低或中和抗体的保护能力。

研究人员将重点放在冠状病毒刺突蛋白上,称为受体结合结构域,病毒利用该结构域与人类细胞结合。刺突蛋白允许病毒进入人类细胞,在那里它启动自我复制并最终导致感染。

大多数抗体通过锁定病毒刺突蛋白受体结合域上的相同位置来发挥作用,以阻止其与细胞结合并引起感染。

为了证明病毒能够产生大量逃逸突变,研究人员构建了一种病毒模型,这种病毒是由无害的非感染性病毒样颗粒与含有疑似逃逸突变的SARS-CoV-2刺突蛋白片段组合而成的。

从治疗性抗体和 mRNA 疫苗血清中逃逸

研究发现,含有多达7个这些逃逸突变的模型能抵抗mRNA疫苗接受者的治疗性抗体和血清的中和作用。

随着Omicron变体的出现,研究人员表示,受体结合域中这种水平的复杂突变不再是假设了,Delta变体在其受体结合域中只有两个突变,研究中的模型有多达7个突变,然而Omicron有15个,其中包括研究人员分析的几个特定突变。

在一系列实验中,研究人员进行了生化分析和模型测试,以了解抗体如何与含有逃逸突变的刺突蛋白结合。其中一些突变,包括在Omicron中发现的一些突变,使模型能够完全逃避治疗性抗体。

此外,研究人员还发现了一种抗体,它能够有效地中和所有被测试的变种。然而,如果刺突蛋白发生单一突变,在抗体与病毒结合的位置添加糖分子,病毒将能够逃避该抗体。

在抗体与病毒结合的位置添加糖分子驱动中和逃逸

研究人员先前对携带较少突变的变异进行的研究结果表明,这些新的高度突变的变异也能巧妙地逃避通过自然感染获得的抗体。

在另一个实验中,这些模型暴露于接受过mRNA疫苗的个体的血清中。对于一些高度变异的变种,单剂量疫苗接种者的血清完全失去了中和病毒的能力。在从接受过第二剂疫苗的人身上采集的样本中,对所有变种保持了一定的效力,包括一些广泛变异的伪型。

研究人员表示,该研究在SARS-CoV-2刺突蛋白中看到的巨大结构灵活性,Omicron不太可能成为这种病毒的结局。

End

参考资料:

[1]DOI:10.1126/science.abl6251

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