SARS-CoV-2是一种新型冠状病毒，引起2019年冠状病毒病全球大流行(COVID-19)。SARS-CoV-2是一种有包膜的正链RNA病毒，需要与宿主细胞膜融合才可以感染。刺突状(S)蛋白是SARS-CoV-2的主要包膜蛋白。由S1和S2亚单位组成。S1亚单位进一步分为一个N端结构域(NTD)和一个受体结合结构域(RBD)。RBD和宿主细胞受体ACE2之间的相互作用是负责SARS-CoV-2对宿主细胞的感染。今天卡梅德生物科技小编带你来了解一下SARS-CoV-2的相关知识!
COVID-19患者产生针对S蛋白RBD的抗体，阻断了 SARS-CoV-2感染。因此，针对S蛋白的抗体产生在宿主对SARS-CoV-2感染的防御中起着关键的作用。然而，针对病毒的抗体并不总是保护性的。例如，针对登革热病毒蛋白的抗体可以引起由Fc受体介导的严重疾病。因此，了解SARS-CoV-2感染期间产生的抗体的功能对阐明COVID-19的病因相当重要。本次实验研究了各种类型的针对S蛋白的抗体，特别是那些能增强ACE2结合和 SARS-CoV-2感染型抗体。
卡梅德生物科技结论
1. 针对NTD抗体的一个位点增强了ACE2与S蛋白的结合
分析了抗体对重组ACE2与表达全长S蛋白的细胞结合的影响(图2A)。大多数针对RBD结构域的抗体阻断了ACE2与S蛋白的结合，而针对S2结构域的抗体则阻断了ACE2与S蛋白的结合。针对S2结构域的抗体并不影响ACE2的结合(图2B)。此外，在存在增强型抗体的情况下，ACE2与S蛋白的结合增加是剂量依赖性的(图3A)。这些数据表明，抗体与NTD的结合增强了ACE2与RBD结合。为了分析抗体与NTD的结合和ACE2的增强之间的关系。重组蛋白ACE2与D614G S蛋白结合的量大于野生型S蛋白的量(图3B)，尽管S蛋白的细胞表面表达量相当。值得注意的是，增强型抗体对ACE2与野生型S蛋白结合的影响程度要高于D614G突变。此外，增强型抗体也增加了ACE2与D614G S蛋白的结合，其程度与野生型S蛋白相似。这这些数据表明，抗体与NTD的结合参与了ACE2与RBD结合的增强。
由于阻断ACE2与S蛋白结合的抗RBD抗体在抗体介导的宿主免疫系统中起着核心作用，我们分析了增强型抗体是如何影响中和抗RBD抗体的ACE2阻断活性。我们比较了增强型抗体与不同浓度的中和抗RBD抗体C144。发现，在有增强型抗体的情况下，ACE2与S蛋白的结合增加了。即使在加入浓度高达1微克/毫升的C144时，ACE2与S蛋白的结合也会增加(图3C)。这些数据表明，抗RBD抗体的中和活性在增强抗体存在的情况下确实会降低。在有增强型抗体存在的情况下，抗RBD抗体的中和活性确实降低了。
2. 增强型抗体促进SARS-CoV-2的感染性
增强型抗体对ACE2与S蛋白结合的影响表明，SARS-CoV-2的感染性也会增加，与D614G突变的影响类似。为了研究这个问题，我们利用水泡口炎病毒(VSV)/∆G-GFP SARS-CoV-2刺突状假病毒(SARS-CoV-2 PV)来量化代表性增强抗体对SARS-CoV-2感染的影响。正如预期的那样，增强型抗体以增强型抗体剂量依赖的方式增加了SARS-CoV-2 PV对ACE2转染的HEK293细胞的感染性(图4A)。相比之下，针对NTD抗体并没有增强ACE2与S蛋白的结合(图1B)，没有增加感染性。此外，在抗NTD抗体存在的情况下，感染性的增强，无论病毒的数量如何，在有抗体的情况下，感染性的增强是可以观察到的(图4B)。接下来，我们用真实的SARS-CoV-2病毒检查了增强抗体的效果。在有增强型抗体的情况下，真实的SARS-CoV-2病毒在ACE2转染的HEK293细胞中的复制增加了4倍以上(图4C)。SARS-CoV-2 感染的Huh7细胞，其ACE2的表达水平较低，但也容易受到 SARS-CoV-2感染，也被增强型抗体明显增强(图 3C)。这些数据表明，增强型抗体能有力地增强 SARS-CoV-2病毒对表达ACE2的细胞的感染性。
讨论
据报道，一些病毒感染的抗体依赖性增强(ADE) 如登革热病毒、猫传染性腹膜炎(FIP)冠状病毒、SARS和MERS。Fc受体与病毒复合物的抗病毒抗体的结合被认为是参与ADE的。被认为参与了ADE。然而，Fc受体介导的ADE是 限于表达Fc受体的细胞，如单核细胞或巨噬细胞的感染。在本研究中，发现了一种非经典的、与Fc受体无关的ADE机制。发现了针对SARS-CoV-2 S蛋白NTD上的一个特定部位的抗体可以直接增强ACE2与S蛋白的结合，从而增加SARS-CoV-2的感染性。虽然增强型抗体所诱导的ADE相对低于在其他病毒如登革热病毒中观察到的Fc受体介导的ADE，但Fc受体并不参与这种新型的ADE。因此，增强型抗体可能参与了 SARS-CoV-2感染，而这些细胞不表达Fc受体。
到目前为止，野生型SARS-CoV-2已经完全被D614G突变型SARS-CoV-2所取代。效果的增强和中和抗体预计在不同的SARS-CoV-2变异，因为突变在峰值变异蛋白会影响这些抗体的结合。因此，有这种可能性增强抗体的存在并不总是与疾病的结果相关。更广泛的研究增强抗体、中和抗体，和感染需要使用更多COVID-19患者样本的SARS-CoV-2变异类型明确增强抗体的确切功能。