Nat Commun：清华大学程功教授团队发现和设计抗新冠Omicron变异株的广谱中和抗体

2023年4月17日，清华大学医学院程功教授团队与合作者在《Nature Communications》（自然 通讯) 杂志发表题为《Inactivated vaccine-elicited potent antibodies can broadly neutralize SARS-CoV-2 circulating variants》(灭活疫苗诱导的高效中和抗体可广谱中和新冠病毒变异株)的研究论文。该研究在多克隆和单克隆水平动态分析新冠灭活疫苗诱导的体液免疫应答特征，分选和鉴定新冠病毒RBD特异性单克隆中和抗体可不同程度广谱中和新冠病毒变异株，基于不同表位设计的双特异性抗体可进一步提高中和效价和广谱度。研究人员进一步通过动物模型证实了代表性单抗和双抗的体内活性，并通过结构生物学解析揭示了抗体具有广谱中和作用的分子机制。

抗新冠病毒灭活疫苗已在全球广泛应用。但对新冠灭活疫苗诱导的记忆性B细胞及其抗体分子的演变特征有待深入阐明。研究人员通过疫苗免疫者队列研究，全面了解新冠灭活疫苗接种后机体免疫应答的动态变化特征。通过分析B细胞应答的分子特征，发现灭活疫苗诱导的RBD特异性结合单克隆中和抗体以IGHV3-30、IGHV3-53以及 IGKV1-39和IGLV3-21胚系基因为主，其体细胞高频突变（SHM）随时间增加。诱导的中和抗体对XBB.1.5、XBB和BQ.1.1在内的28个突变株的假病毒具有不同的中和效价和广谱度。其中，抗体6-2C可广谱中和包括XBB.1.5、 BQ.1.1和BN.1在内的29个假毒株，也可广谱中和Omicron BA.1和BA.2等5个活病毒。基于6-2C及非竞争高效中和抗体10-5B和13-1C设计的双特异性抗体BI-2C5B、BI-5B2C、BI-2C1C 和BI-1C2C可进一步提高抗体的中和效价和广谱度。在hACE2转基因小鼠中，代表性抗体6-2C、10-5B和BI-2C5B可预防Delta或 Omicron BA.2毒株的感染。

通过结构生物学解析，发现单克隆抗体6-2C作用表位较少见 (位于RBD-5和RBD-7之间)，相应位点的氨基酸突变较易影响蛋白折叠和表达，解释了其广谱中和的机制。此外，电镜结果显示双特异性抗体BI-2C5B可通过交联新冠病毒Spike蛋白以增强结合力，最终提高双特异性抗体的中和效价和广谱度。

清华大学医学院程功教授、清华大学生命科学院王新泉教授、长春兽医研究所田明尧副研究员、广州医科大学附属第一医院赵金存教授以及深圳湾实验室转化医学中心沈卫军研究员为本论文共同通讯作者。清华大学为第一完成单位，深圳湾实验室为第二完成单位。清华大学医学院博士后刘玉斌、清华大学生命科学院博士研究生王子谊、长春兽医研究所助理研究员庄忻雨、广州医科大学附属第一医院/呼吸疾病国家重点实验室博士后张胜男、深圳湾实验室转化医学中心高级研究员陈志成为并列第一作者。长春兽医研究所金宁一院士给予该项实验研究重要的支持和建议。

图. 发现和设计抗新冠Omicron变异株的广谱中和抗体示意图

该研究获科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金基础科学中心、国家自然科学基金委杰出青年基金、国家自然科学基金委重点项目、云南省专家工作站、中国医学科学院医学生物学研究所高致病性病原体防控技术研究省创新团队、佛山-清华产学研合作协同创新专项(佛山创新专项)、深圳市三名工程、万科公共卫生与健康学科发展专项基金联合资助。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-023-37926-7