1. Author

Emanuele Andreano

Emanuele Andreano目前是托斯卡纳生命科学基金会单克隆抗体实验室（MAD实验室）淋球菌和新冠肺炎项目的项目负责人。他在意大利锡耶纳大学获得生物技术学士学位，在英国纽卡斯尔大学获得免疫生物学硕士学位。之后，他回到意大利获得博士学位。在博士和博士后期间，Andreano致力于研究记忆B细胞的单细胞分选以及人类单克隆抗体的分离、克隆、表达和功能/结构表征。后续开展应对对全球健康构成严重威胁的不同病原体，如呼吸道合胞病毒（RSV）、耐药性淋病奈瑟菌、严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型以及最近的猴痘病毒相关研究。就SARS-CoV-2而言分离超过10000种人类单克隆抗体，并鉴定了MAD0004J08，这是有史以来在治疗新冠肺炎的II/III期临床试验中描述和评估的最有效的单克隆抗体之一。由于这项工作，安德里亚诺博士被其母校纽卡斯尔大学授予“新冠肺炎英雄奖”。

2. Background

新冠抗体表位分类

RBD类抗体：此前Kathryn M. Hastie等研究人员根据抗体结合RBD的区域，将RBD类抗体分成了七种类型，其中与RBM(与ACE2直接作用的区域)有相互作用或者距离RBM越近的抗体中和新冠病毒的能力较强。RBD的抗体一部分是通过直接占位RBM而发挥中和机制的，一部分是通过结合RBD后，Fab使其与ACE2结合存在空间位阻，间接占位的方式来发挥中和作用的。RBD区域可以说是被中和抗体靶向最有效的一类表位。

RBD表位抗体的分布情况

NTD类抗体：首个新冠NTD类中和抗体4A8由陈薇团队所报道，Matthew McCallum等人对NTD抗体进行了详细的分类，NTD抗体可以被分为如下六类，只有第一类NTD抗体有较好的中和活性。由于NTD类抗体中和区域较为单一，第一类抗体结合的区域突变极为严重，该突变的区域被命名为”Supersite”。NTD区域69-70位氨基酸的缺失，242-244位氨基酸的缺失，R246I，144位氨基酸的缺失都可以造成NTD中和抗体丧失中和活性，目前VOC毒株中在NTD的Supersite区域都会有突变位点，因此NTD区域不适合作为一个广谱的中和表位。

NTD抗体表位的分布情况

S2类抗体：Dora Pinto等研究人员 、Panpan Zhou等研究人员相继报道了S2的广谱中和抗体，S2抗体的中和谱的确非常的广，甚至可以中和其他种类的β冠状病毒。但是S2类抗体的中和能力普遍比较弱，IC50大部分均大于1μg/ml，因此单独应用在临床方面的应用前景可能比较有限。S2类抗体主要是作用于病毒入侵的后期膜融合阶段，RBD类抗体往往在病毒吸附细胞前起作用。因此S2抗体最好与RBD抗体联用可能会获得比较好的治疗效果。

S3H3类：在2022年1月26日Mapping cross-variant neutralizing sites on the SARS-CoV-2 spike protein这篇文章中，Shiqi Xu等研究人员首次报道了一株靶向于SD1区域的新冠中和抗体S3H3。从复合体结构中可以发现，该抗体可以通过二价或三价的形式结合于S蛋白。由下图可以看出，SD1区域位于RBD的下游，该区域类似于RBD的开关一般，在结合了S3H3后，S-Trimer的RBD呈现出了less open的趋势。该现象会造成，RBD与ACE2的结合发生冲撞，从而阻断病毒入侵细胞，这或许是其发挥中和机制的原因之一。

3H3抗体的结合模式图

随着新冠病毒的变异，中和性抗体不断接受着新突变株的挑战，自2021年11月以来，Omicron BA.1、BA.2、BA.3、BA.4、BA.5等突变株地陆续出现，大部分RBD、NTD抗体丧失了对Omicron-S蛋白的结合活性，但是由下图各突变株SD1比对序列可见，突变株中SD1表位并未发生过多的突变，在S3H3的结合区域也未发现有突变位点。或许是因为该类抗体在体内的抗体压力较小，从而导致该区域突变位点出现概率也较小。由此证明该区域为一个非常保守的中和表位。

3. Methods

队列鉴定与收集

抗体重组蛋白表达

真病毒中和实验

CPE-MN中和实验

ELISA

流式竞争结合实验

ADCC ADCP

分子动态模拟

4. Results

为了评估对JN.1的抗体应答，实验团队从4个不同队列的血浆样品中分离得到899个中和抗体：SN2接受两针mRNA的疫苗接种者；SN3为SN2中的相同供体随后在接受第三次加强剂量时重新入组；SP2为具有混合免疫的血清阳性参与者，即一次SARS-SARS-CoV-SARS 2感染和两次mRNA疫苗剂量；SH为至少接种了三剂mRNA疫苗的人经历了两次突破性感染。

队列信息

实验团队对队列受试者的血清分别进行了中和/ADCC/ADCP实验，得到如下结论：①仅在SH队列中检测到血浆样本对JN.1的中和作用，899个nAb中只有23种（2.6%）能够中和JN.1，并且它们都来自SH队列。②针对BA.2.86的66个中和抗体，6个来自于SN3队列，60个来自于SH队列。③SP2使唯一一个对JN.1没有ADCP效应的队列。同时实验团队的表位分析发现class3的中和抗体成为发挥ADCC/ADCP的优势表位抗体，而这类抗体主要有IGHV5-10-1;IGHJ4-1。值得一提的是这类抗体并不中和XBB.1.5。

 接下来，实验团队分析了JN.1特有的L455S是如何影响Y33的相互作用的，实验团队发现：S455的引入降低了与VH CDR 1 Y33相互作用的疏水表面键。此外，该突变允许K417残基旋转，打开并弄平疏水笼。这种结构重排阻碍了VH CDR 1 Y33在疏水笼内的插入及其通过RBD残基455的稳定化。总之，数据强烈提示JN.1 RBD上的L455S突变破坏了与Y33的相互作用，并消除了IGHV 3 - 53/3- 66 nAb应答。

JN.1与WT株的相互作用比较

5. Discussion

作者：Ida Paciello

通讯作者：Emanuele Andreano

单位：Mnoclonal Antibody Discovery (mAD) lab, Fondazione toscana lifeSciences, Siena, Italy

年份：2024.08.09

期刊：Science immunology

科学问题 ：JN.1是如何导致抗体逃逸的

结论： 本篇文章的研究追踪和重建SARS CoV 2抗体应答的历史，回答了他们是如何重塑病毒进化的。数据主要来自于在XBB.1.5出现之前感染了Super Hybrid的队列，但的结果与实验团队最近从XBB.1.5恢复期个体中鉴定出的nAb数据一致，这些恢复期个体对SARS-CoV-2 BA.2.86和JN.1变体表现出相似的中和和逃避趋势。为了逃避这种全球共有的反应，病毒改变了周围区域的几个残基，并产生了许多逃逸病毒，称为α、β、γ和Omicron变体，这些变体不再被这些种系中和。BCR对突变株的亲和力降低，促使IGHV 3-53/3-66重新进入生发中心(GC)，GC中进行体细胞高频突变与亲和成熟，该过程导致SH队列应答的成熟。该病毒将亮氨酸455突变为丝氨酸（L455S），破坏了容纳抗体的VH Y33的疏水腔，消除了超过70%的能够中和BA. 2.86的IGHV 3-53/3-66 nAb的结合。由这些种系编码的约10%的nAb保留了针对JN.1的中和活性。幸运的是，大多数保留S蛋白结合的抗体也保持了Fc功能。