新的 SARS-CoV-2 目标可以增强对所有冠状病毒的免疫力

根据今天发表的一项研究，在 SARS-CoV-2 病毒中寻找新治疗靶点的研究人员发现了所有冠状病毒中都存在的潜在致命弱点。

铰链表位仅在 RBD-up 和 S2-open 尖峰构象中可用。(a) 不同构象的三聚体 SARS-2 刺突根据单独的 SARS-2 HexaPro 刺突与 3A3 IgG 之间的氘分数摄取差异着色。S2 内的铰链表位在 (i) 三个 RBD 向下或闭合构象 (PDB: 6XR8) 中的野生型 SARS-2 尖峰结构和 (ii) 一个 RBD 向上 (PDB) 的稳定尖峰结构中呈深蓝色：6VSB），（iii）向上两个 RBD（PDB：7A93），或（iv）向上三个 RBD，同时在顶视图中绑定到 ACE2（红色）和（v）侧视图（PDB：7A98）。HDX 实验中缺乏覆盖的残基以灰色表示。(b) 抗体 3A3（底部）或对照 mAb 2-4（顶部）与抗 Fab BLI 传感器偶联，允许捕获 HexaPro 或不捕获任何东西（缓冲液，绿线），然后浸入缓冲液（基线）中，最后浸入 ACE2-Fc（ACE2，红色）或什么都不浸入（缓冲液，蓝色）。(c) 固定化对照 mAb 2–4（顶部）或抗体 3A3（底部）与 100 nM HexaPro（实线）或 HexaPro 锁定为“闭合”构象（虚线）的 BLI 结合。垂直虚线表示解离阶段的开始。(d) 由残基 E1031 和 R1039 在 S2 核心深处的原体之间形成的氢键网络显示在完整的 HexaPro 尖峰上，并在俯视图中详细显示 (PDB: 6XKL)。(e) 抗体 3A3 与抗 Fc BLI 传感器偶联，并允许结合 HexaPro 或 E1031R HexaPro (E1031R) 刺突蛋白。所有 BLI 数据都代表生物学重复。除 e 外，每个实验都在技术副本中重复，e 在每个浓度下测试一次，以便同时收集所有数据以进行直接比较。(f) 抗体结合铰链表位所需的动力学变化模型，包括将 RBD 转换为向上位置和 S2 结构域的一定程度的开放，以及典型的抗体结合和解离动力学（使用 PDB 6XV8 和7A98)。

该研究可能有助于开发更强大的抗体药物和疫苗来对抗目前导致 COVID-19 的病毒，还可能预防可能导致未来大流行的新出现 的冠状病毒。

大多数针对 COVID-19 的疫苗和基于抗体的治疗方法都是通过破坏病毒上的蛋白尖峰与人类细胞上的 ACE2 受体之间的相互作用来中和 SARS-CoV-2 病毒，病毒劫持人类细胞上的 ACE2 受体进入细胞。但刺突蛋白的突变意味着 SARS-CoV-2 的新变种可以逃避人类抗体反应，因此治疗无效，接种疫苗的个体会出现突破性感染。解决这个问题的一种方法是针对病毒生存所需且不能突变的刺突蛋白部分进行靶向治疗和疫苗治疗。

SARS-CoV-2 刺突蛋白由两个亚基组成——称为 S1 和 S2。S1 亚基包含一个与 ACE2 受体结合的区域，而 S2 亚基允许病毒与其进入的细胞膜融合。刺突蛋白中的大多数突变都会影响其 S1 结构域，但 S2 结构域在所有七种人类冠状病毒中都高度保守，这表明它可能是治疗性抗体和疫苗 的良好靶点。

“我们知道 S2 定向抗体是在 COVID-19 感染后产生的，流感和 HIV 中的类似亚基也是人体抗体的目标，”美国德克萨斯大学奥斯汀分校前研究生 Rui Silva 解释说，他与研究生 Yimin Huang 和高级科学家 Annalee Nguyen 密切合作领导了这项工作。

“但是，我们对结合 S2 亚基的抗体知之甚少。在大约 7,000 种已知的抗 SARS-CoV-2 抗体中，只有不到 5% 结合 S2，只有两类 S2 结合抗体得到了详细表征。我们已经确定了第三类 S2 抗体，它结合了 S2 亚基的高度保守部分。”

该团队通过使用来自相关中东呼吸综合征病毒的 S2 亚基对小鼠进行免疫来分离抗体，并收集了产生结合该病毒和 SARS-CoV-2 刺突的抗体。然后他们进一步分析了最有希望的抗 S2 抗体。

他们发现这种抗体结合了 S2 亚基中的一个铰链，当亚基在病毒与人类细胞膜融合过程中改变其形状时，该铰链起着至关重要的作用。进一步的分析表明，抗体与该铰链（称为表位）结合的位置取决于整个刺突蛋白的变形动力学；当尖峰与 ACE2 受体结合时，铰链上的表位是可及的。

该团队随后进行了一系列实验，以查看靶向该铰链表位是否对病毒活性有任何影响。他们发现，尽管针对 S2 的抗体可以阻止刺突蛋白融合病毒和人类细胞膜的能力，但它们在完全中和病毒方面的效力较弱。

然而，除了直接中和病毒外，抗体还通过触发其他过程间接杀死被病毒感染的细胞。在一项实验中，针对 S2 的抗体可以触发人类自然杀伤细胞破坏 SARS-CoV-2 感染细胞。在另一种情况下，S2 抗体导致称为单核细胞的细胞吞噬并破坏受感染的细胞。这表明尽管 S2 抗体可能不足以直接阻止感染，但它们可用于帮助增强或保护免疫反应。

“我们已经在 SARS-CoV-2 的 S2 亚基中鉴定出一个表位，该表位在所有致病性冠状病毒株中高度保守，”资深作者、德克萨斯大学奥斯汀分校 ZD Bonner 化学工程教授 Jennifer Maynard 总结道。“虽然单独针对这个表位作为治疗或疫苗不太可能足够有效，但可以增强对这个表位的访问的治疗策略可以让现有的人类抗体通过其他抗体导向的细胞杀伤过程更有效地促进病毒清除。”