新型冠状病毒(SARS-CoV-2)导致的疾病(COVID-19)已经导致全球840万人感染、45万人病死;仍然在以每天10万新增确诊的速度增长,6月17日更是新增17万病例。
(图源:www.arcgis.com;截图Hanson临床科研)
尽管医学科学家们一直在努力,寻找治疗新冠病毒感染的方法;但到目前为止,仅仅发现地塞米松能够降低患者病死率,而之前寄以厚望的瑞德西韦则只有一点点疗效。
中和抗体可以直接使病毒失去活性,所以成为研发的热点;而医生科学家预期最有效的治疗策略即为抗病毒联合中和抗体。
但面对新冠病毒这一新的病毒,科学家对其抗体了解仍然太少。研究新冠康复者血浆中的抗体水平及其抗病毒效能就显得尤为重要。
Nature杂志发表了美国洛克菲勒大学分子免疫学实验室的重磅文章,研究发现康复者抗体滴度普遍不高,但从个别患者体内分离出了极高抗病毒效能的中和抗体。
该研究的题目是“Convergent antibody responses to SARS-CoV-2 in convalescent inpiduals”,发表于2020年6月18日。
研究对象及方法
受试对象:
该研究入组时共有157例受试者,包括最初的111例确诊新冠病毒感染者(cases)和46例密切接触者(contacts)。由于8名密切接触者没有出现症状,所以最后纳入分析的只有149例新冠病毒感染受试者(包括一名无症状感染者),包括最初的111例患者和38例密切接触者。另外留取8名健康对照者血浆做为阴性对照组。病例21(M)和病例47(F)的样本作为阳性对照。以高于阴性对照平均值加2倍标准差为异常值(抗体阳性)范围。
年龄从19岁到76岁;66名女性,83名男性。
在148名有症状患者中,血浆采集平均时间为发病后39天(17-67天),其中11例(7%)需要住院治疗。
主要结果
1. 血浆抗新冠病毒抗体水平
研究者首先观察了新冠病毒感染康复者血浆中抗RBD和抗S蛋白抗体的情况。
图1a,b,c,d分别展示抗RBD IgG, 抗RBD IgM, 抗S蛋白IgG, 抗S蛋白IgM的结果。78%康复者抗RBD IgG抗体阳性,70%康复者抗S蛋白IgG抗体阳性。但只有15%康复者抗RBD IgM抗体阳性,34%康复者抗S蛋白IgM抗体阳性。
e收集样本时患者的病程与抗RBD IgM呈负相关(p < 0.0001);抗RBD IgG水平与发病年龄(图1f, p = 0.0258)和病情严重程度(图1g, p = 0.0178)相关;h显示男性患者抗RBD IgG水平高于女性患者(图1)。
(图1. 抗体情况)
黑线为健康对照者结果。蓝线为阳性对照病例21,红线为病例47。
2. 康复者血浆的中和力(neutralizing activity)
为检测康复者血浆的中和力,研究者检测了其对带有S蛋白的假病毒做了检测。发现33%康复患者血浆中和假病毒滴度小于1:50,79%小于1:1000,仅有1%大于1:5000(图2a, 2b)。并且发现抗RBD IgG和抗S蛋白IgG水平都与其中和假病毒滴度呈现强相关(图2c,2d)。住院患者的中和滴度稍微高于非住院患者(图2e),男性患者的中和滴度高于女性(图2f)。
(图2,康复者血浆的中和效能)
3. 康复者体内抗体特异性B细胞功能
为检测康复者对新冠病毒特异性B细胞的功能,研究者通过流式细胞术检测了其B细胞功能。发现,患者普遍具有大量克隆扩增的抗体特异性B细胞(图3a, 3b, 3c, 3d)。
(图3,抗体特异性B细胞)
4. 康复者抗体的结合力(binding property)和中和力(neutralizing activity)
前面已经检测到抗体阳性的比例和滴度,对于抗体的效能,还需要知道其结合力如何。研究者用ELISA方法做了检查,显示95%的检测抗体可以特异性结合新冠病毒RBD,其中和活病毒EC50平均为6.9 ng/mL(图4a),58%的检测抗体能中和新冠假病毒,IC50S可达5ng/ml(图4d, e)。
(图4,抗新冠病毒RBD抗体效能)
Hanson解读:
研究者发现,1)78%新冠病毒感染康复者出现抗RBD IgG抗体、70%康复者出现抗S蛋白IgG抗体;2)患者普遍具有大量克隆扩增的RBD特异性记忆B细胞;3)大部分患者抗体滴度普遍不高;4)但是本研究从部分患者体内分离的针对3个RBD表位的中和抗体中和活病毒IC50可低至5ng/ml,对于中和抗体和疫苗研发都具有非常高的价值。
学术价值
1)本研究虽然只有149例患者,并且方法学也比较简单,却发表在Nature杂志,除了其创新性之外,也是因为其设计严谨完整;可作为中和抗体研究课题设计的范本。
2)本研究入组受试者有非强的代表性,只有11%是住院患者;
3)之前北京大学谢晓亮团队在Cell上报告了一个新分离出的新型冠状病毒高中和活性抗体:BD-368-2。该抗体IC50仅为1.2ng/ml,是目前所有分离的中和抗体里活性最强的(见:【Cell】)。
4)本论文还有10个扩展图及6个补充表格。有意向做科研设计学习的可以直接在网上下载。
原文链接:
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2456-9
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