Cell Res. | 謝曉亮團隊揭示不同類型新冠疫苗對突變株體液免疫應(yīng)答情況
? ? ? 隨著新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）的不斷傳播，其突變株如B.1.1.7（英國株）、B.1.351（南非株）、B.1.617（印度株）等開始在世界各地出現(xiàn)。新冠突變株可以通過刺突蛋白（Spike）的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（RBD）和N末端結(jié)構(gòu)域（NTD）上的突變引起免疫逃逸，這些突變對新冠康復(fù)者和疫苗接種者的體液免疫應(yīng)答和抗體識別有哪些影響，目前仍欠缺系統(tǒng)性研究。
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2021年5月21日，北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)前沿中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）、生命科學(xué)聯(lián)合中心（CLS）謝曉亮課題組與合作者共同在Cell Research?上發(fā)表題為?Humoral immune response to circulating SARS-CoV-2 variants elicited by inactivated and RBD-subunit vaccines?的研究論文。在本研究中，謝曉亮團隊利用高通量單細胞測序、冷凍電鏡、病毒中和實驗等多種技術(shù)手段解析了新冠病毒滅活疫苗（科興）和RBD亞單位重組蛋白疫苗（智飛）接種者以及新冠感染康復(fù)者的血漿和誘導(dǎo)的中和抗體對于目前流行新冠突變株（例如南非株）的應(yīng)答情況。
謝曉亮團隊利用高通量單細胞測序，從兩種類型疫苗的接種者和康復(fù)者外周血的記憶B細胞中篩選并表達出831個抗刺突蛋白抗體，并從中篩選出86個對新冠病毒野生型具有高中和活性的抗體。假病毒中和測試實驗顯示，超過一半的抗RBD中和抗體對K417N / E484K / N501Y突變組合的中和活性大幅下降。高分辨率冷凍電鏡結(jié)構(gòu)顯示，引起中和抗體活性大幅降低的原因是E484K突變導(dǎo)致的電荷反轉(zhuǎn)。
圖注：抗RBD和抗NTD中和抗體對新冠病毒N501Y突變株免疫應(yīng)答情況
盡管如此，因抗RBD中和抗體的表位分布具有多樣性，其在應(yīng)對K417N / E484K / N501Y等RBD突變時顯示出了高度多樣性。相比之下，南非株攜帶的NTD上242-244位點的缺失（242-244Δ）則會改變NTD抗原熱點的蛋白構(gòu)象，從而消除絕大部分抗NTD抗體的中和活性，這意味著抗NTD中和抗體的多樣性遠少于抗RBD中和抗體。
為了進一步證實抗RBD抗體具有多樣性，研究團隊分析了18種VH3-53/VH3-66基因型抗體對南非株的中和能力。VH3-53/VH3-66型抗體是不同感染者體內(nèi)共同出現(xiàn)的抗體，這些抗體在RBD上的表位和結(jié)構(gòu)高度相同。盡管如此，VH3-53/VH3-66型抗體對突變株的反應(yīng)性仍有所差異，例如：少數(shù)VH3-53/VH3-66不受突變株影響，多數(shù)VH3-53/VH3-66抗體對K417N / E484K / N501Y突變株失效，結(jié)構(gòu)解析證明這部分失效的抗體主要是由于K417N突變降低了抗體互補決定區(qū)與RBD的極性相互作用引起的。
與中和抗體實驗結(jié)果類似，康復(fù)者和滅活疫苗接種者的血漿對南非突變株均表現(xiàn)出中和活性下降的趨勢。假病毒和真病毒中和實驗結(jié)果顯示，相比于普通流行株，新冠感染康復(fù)者和滅活疫苗接種者的血漿針對南非株的中和活性下降4倍左右。其原因主要是由E484K / N501Y和242-244Δ突變引起，且這兩個區(qū)域的突變對血漿中和活性的削弱程度可疊加。而RBD亞單位重組蛋白疫苗的血漿中和活性在真病毒和假病毒中只下降2倍左右，表明RBD亞單位重組蛋白疫苗接種者血漿對南非株的耐受性優(yōu)于康復(fù)者血漿。其主要原因是由于其誘導(dǎo)的抗RBD中和抗體具有豐富的多樣性，且不受NTD突變的影響。
此研究還發(fā)現(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)的RBD重組蛋白亞基疫苗三劑免疫（第0天/30天/60天）相比，第三劑和第二劑重組蛋白疫苗免疫之間的接種間隙延長（第0天/30天/140天）會產(chǎn)生更強中和活性的抗體，對南非突變株具有更強的耐受性。這些結(jié)果表明，如果未來新冠突變株大流行，特別是對于攜帶能改變NTD抗原熱點蛋白構(gòu)象突變的病毒株，注射第三劑RBD重組蛋白疫苗來加強免疫或是一種優(yōu)化方案。
BIOPIC/ICG/CLS謝曉亮教授為本研究通訊作者，BIOPIC曹云龍副研究員為本研究論文的共同第一作者兼共同通訊作者，ICG/CLS肖俊宇研究員、北京佑安醫(yī)院馮英梅教授、中國食品藥品檢定研究院王佑春研究員、中國人民解放軍軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院秦成峰研究員為本研究論文的共同通訊作者，該研究項目得到科技部、北京市教委、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心、生命科學(xué)聯(lián)合中心的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41422-021-00514-9
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