近日,斯克裏普斯研究所科學家發表在《科學》雜誌上的一項研究表明,在21世紀初期從SARS流行的幸存者體內的一種抗體揭示了COVID-19病毒根源上的潛在弱點,或能從其身上尋找出有效療法。
導致SARS的SARS-CoV起源於馬蹄蝙蝠,但在2002年轉移到中國南方的人類中,最終8,000多人感染,近800人喪命,後來通過封鎖、隔離和其他措施將其控製。
SARS-CoV-2是一種引起COVID-19的密切相關的冠狀病毒,於2019年底首次出現在中國武漢市。它比其病毒表親更具感染力,最終導致了大流行,並導致更多的疾病,其死亡人數遠超過非典。疫苗的開發甚至有效的治療都可以大大緩解危機。
威爾遜實驗室以其與包括HIV和流感在內的病毒結合的抗體的開創性結構研究而聞名。這些研究已被用來為疫苗和抗體藥物以及其他治療方法的設計提供信息。與全球其他數百個實驗室一起,威爾遜的團隊現在專注於SARS-CoV-2。
威爾遜實驗室的博士後研究員Nicholas Wu說,他們的最終目標是獲得有關抗體及其結合位點的結構信息,並以此指導SARS-CoV-2疫苗的設計,就像我們實驗室對流感和HIV所做的一樣。
這項新的研究集中在SARS-CoV的抗體CR3022上,該抗體最初是由荷蘭製藥公司Crucell Holland BV於2006年分離出來的。中國科學家在今年早些時候的一份報告中指出,CR3022與SARS-CoV-2有交叉反應。威爾遜的團隊利用他們的結構作圖專業知識來確定抗體如何與SARS-CoV-2結合。
SARS-CoV-2rbd複合物中CR3022 片段的結構。
CR3022重鏈的顏色為橙色,CR3022輕鏈的顏色為黃色,SARS冠狀病毒-298 2紅細胞的顏色為淺灰色。
一個關鍵發現是,兩種冠狀病毒之間的抗體結合位點高度相似——僅相差四個被稱為氨基酸的蛋白質構件。這種高度的相似性意味著該位點具有重要功能,如果位點發生重大變異,該功能將會丟失。
但是,該位點的功能仍然很神秘。斯克裏普斯研究所的分析發現,抗體結合位點遠離病毒的一部分,後者可以抓住細胞表麵蛋白受體,從而為穿透人的肺部細胞做準備。這表明,至少對於SARS-CoV,CR3002中和了病毒以某種間接方式感染細胞的能力。
讓其更加神秘的是,研究人員發現這些病毒上的抗體結合位點通常是抗體無法接近的。
威爾遜實驗室的助理Yuan Meng博士說:“我們發現該區域通常隱藏在病毒內部,隻有在該部分病毒改變結構時才暴露,就像自然感染一樣。”他在預印本網站BioRxiv上發表了相關研究。
盡管兩種冠狀病毒之間的差異很小,但該抗體與SARS-CoV-2的結合比與SARS病毒的結合要少得多,並且不能像SARS-CoV一樣在實驗室培養皿測試中中和SARS-CoV-2。
盡管如此,這些發現仍表明該抗體在SARS-CoV-2上的結合位點是易受攻擊的位點,而與之緊密結合的抗體將有可能成功中和該病毒。如果將中和抗體開發成療法,則可用於治療COVID-19患者,並為未感染的個體(例如醫護人員)提供針對病毒的臨時保護。
該結合位點在SARS-CoV和SARS-CoV-2之間高度保守的事實也表明,可能尚有待發現的抗體可以有效地中和這兩種病毒,並且可能以同樣的方式可以中和未來出現的抗體冠狀病毒會導致大流行。
斯克裏普斯研究所和全世界的實驗室目前正在通過獻血的方式,尋找從COVID-19中恢複過來的人的抗體,以按照這些思路進行進一步研究。
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