新冠病毒和非洲猪瘟病毒单克隆抗体的研究

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非洲猪瘟(African swine fever,ASF)和新冠肺炎(COVID-19)是严重危害全球公共健康,造成巨大经济损失的新发、再发病毒性传染病。单克隆抗体在诊断、预防与治疗传染病中发挥重要作用。病毒突变株的陆续出现对现有的疫苗和单抗药物的保护效力造成巨大的冲击。本论文基于抗体与病毒免疫原的相互作用,对新型冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2,SARS-CoV-2)和非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)展开一系列单克隆抗体相关的研究,为理解病毒的免疫逃逸机制和开发下一代疫苗及抗体药物提供重要的理论参考。首先,本研究聚焦于SARS-CoV-2 Omicron突变株对现有单克隆抗体的免疫逃逸。SARS-CoV-2是COVID-19的病原体,已造成全球超过5亿人的感染和600万人的死亡。目前针对SARS-CoV-2的中和抗体主要靶向刺突蛋白(Spike,S)的受体结合域(receptor-binding domain,RBD),根据表位主要分为7类。Omicron突变株RBD具有大量氨基酸突变,对现有抗体带来了巨大挑战。本研究通过结合实验和假病毒中和实验,系统性地评估了 Omicron BA.1、BA.1.1、BA.2、BA.3四种亚型株对涵盖7种RBD表位的50株人源单抗的免疫逃逸情况。研究发现,这50株抗体中有37株对四种Omicron亚型株完全失去了中和活性,剩余抗体对这四种Omicron亚型株的中和活性也呈现出有不同程度的降低,说明这四种Omicron亚型株广泛逃逸现有的抗体,且亚型株间具有相似的抗体逃逸图谱。同时,发现了 BA.2亚型株对RBD-5表位的抗体较其他亚型株敏感。本研究进一步解析了三株对Omicron具有不同中和效果的抗体与BA.1 RBD的四元复合物的电镜结构,为理解Omicron突变株免疫逃逸的分子机制提供了基础,并发现G446S突变会影响RBD-5表位中和抗体的中和效果。本研究对现有单克隆抗体的应用和针对COVID-19的通用治疗抗体和疫苗的开发提供了指导。其次,本研究着重于针对ASFV结构蛋白CD2v(pEP402R)和p54(pE183L)的单克隆中和抗体的筛选。ASFV是ASF的病原体,强毒株能使感染的家猪或野猪发生急性出血热并快速死亡,致死率约为100%。目前没有安全、有效、广谱的疫苗和药物来预防和治疗ASF。ASFV是一种拥有五层膜结构的正二十面体的大型双链DNA病毒。CD2v和p54分别位于ASFV颗粒的外膜和内膜,在病毒颗粒的生命周期和免疫逃逸中发挥着重要的作用,是已知的重要免疫原。本研究分别以CD2v胞外段蛋白和p54胞外段蛋白为“诱饵”,从感染ASFV的康复猪外周血中分选出能识别抗原的B细胞。通过单细胞测序、抗原-抗体结合实验和细胞水平上的真病毒中和实验等,本研究筛选到8株能结合CD2v胞外段蛋白并能阻断病毒依赖CD2v入侵细胞的猪源单克隆抗体,以及1株能结合p54胞外段蛋白并部分中和ASFV-ΔMGF毒株的猪源单克隆抗体,说明了CD2v胞外段和p54胞外段蛋白具有诱导产生中和抗体的能力。本研究初步揭示了 CD2v胞外段蛋白和p54胞外段蛋白的免疫原性,为ASF的检测和预防提供了具有潜力的候选抗体。综上所述,本研究系统性地评价了现有的50株针对SARS-CoV-2原型株的单克隆抗体对Omicron四种亚型株的有效性,并解析了 Omicron突变株抗体逃逸的分子机制;分别筛选到8株能结合ASFV CD2v胞外段蛋白和1株能结合p54胞外段蛋白的抗体,这些抗体能部分抑制ASFV-ΔMGF毒株对宿主细胞的感染,证明了 CD2v胞外段蛋白和p54胞外段蛋白具有良好的免疫原性。这些研究加深了我们对病毒感染和免疫逃逸的理解,为疫情的防控以及治疗性抗体和疫苗的研发提供了帮助。
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