研究表明工程抗体可显着增强 Omicron 中和作用

在最近发表在《 美国国家科学院院刊, 研究人员探讨了现有针对严重急性呼吸道疾病冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) Omicron 变种的疫苗诱导的粘膜免疫球蛋白 A (IgA) 反应的缺陷。 为了解决这个问题，他们从四种能够中和 Omicron 变体的免疫球蛋白 G (IgG) 单克隆抗体 (mAb) 中设计出 IgA 抗体。 他们发现衍生的 IgA 抗体将中和作用提高了 75 倍，并在小鼠模型中提供了针对 Omicron BA.5 的保护作用。

学习： 单克隆 IgG 转化为二聚体和分泌型 IgA 可恢复中和能力并防止 Omicron 谱系感染它。 图片来源：Christoph Burgstedt / Shutterstock

背景

SARS-CoV-2 的持续进化导致了令人关注的变体 (VOC) 的出现。 Omicron 变种因其大量刺突蛋白突变而特别引起关注，特别是考虑到广泛的再感染和突破性感染 (BTI)。 由于 Omicron 具有多个谱系和亚变体的特点，它对现有抗体治疗提出了挑战，凸显了对新的和改进的抗体疗法的需求。 考虑到 Omicron 的趋向性向上呼吸道的转变，利用粘膜免疫对于治疗或预防干预变得至关重要。 因此，本研究中的研究人员利用中和 IgG 抗体设计重组单体 (mIgA)、二聚体 (dIgA) 和分泌型免疫球蛋白 A（sIgA，粘膜防御中的主要 Ig 类型）。 该研究旨在探讨通过鼻喷雾剂输送 dIgA 和 sIgA 以增强粘膜免疫并有效对抗 SARS-CoV-2 感染的潜力。

关于该研究

在本研究中，研究人员评估了针对 G614（野生型）和所有 Omicron 谱系的受体结合域 (RBD) 的唾液抗体水平。 该评估涉及已接种不同剂量灭活疫苗、异源疫苗（将灭活疫苗与 mRNA（信使核糖核酸的缩写）疫苗相结合）的疫苗接种个体 (n = 2)，或已确诊患有轻度症状的 BTI 的个体 (n = 13) ）。

此外，他们的目标是开发一种有效的 IgA mAb 疗法，可以直接在粘膜表面给药。 鉴定出四种靶向 RBD 的中和 IgG mAb（01A05、rmAb23、DXP-604 和 XG014），可转化为 mIgA1、dIgA1 和 sIgA1 形式。 使用计算结构建模和生化测定来表征它们独特的结合偏好和交叉中和能力。 有效浓度（EC₅₀) 和抑菌浓度 (IC₅₀）的 IgA1 抗体进行了测量和比较。 使用表达人血管紧张素转换酶 2 (ACE2) 的转基因小鼠 (n = 3) 观察生物分布并测试 IgA1 抗体针对 Omicron BA.5 提供的预防和治疗保护作用。 此外，还使用假病毒检测来评估 DXP-604 IgG 和 IgA1 对循环 Omicron 亚变体的中和活性。

表征 中和抗体 01A05、rmAb23、DXP-604 和 XG014。 (A) ACE2 和 IgG 抗体与 RBD 的计算机模拟结合。 ACE2 受体结合基序如图所示（蓝色）。 (B 和 C) IgG 抗体与 RBD (B) 的结合以及 G614 和 VOC 的中和 (C)。 欧共体₅₀ 和集成电路₅₀ 并显示了 IgG 和 IgA 抗体形式之间的倍数变化差异。 (D) LY-CoV016 Fab (PDB ID: 7C01) 和 DXP-604 Fab 473 (PDB ID: 7CH4) 与 SARS-CoV-2 RBD 复合物的重叠晶体结构（左图）以及 LY-CoV016 的足迹， SARS-CoV-2 RBD 上的 DXP-604 和 ACE2（PDB ID：6M0J）。 抗体或 ACE2 5.0 Å 范围内的 RBD 原子着色为黄色 (LY-CoV016 H)、红色 (LY-CoV016 L)、青色 (DXP-604 H)、橙色 (DXP-604 L) 或蓝色 (ACE2) ）（右图）。 (E) DXP-604 轻链中的 S30/S67 和 RBD Q498 之间以及 G28 和 RBD G502 的主链基团之间形成氢键，RBD Q498 是关键的 ACE2 结合位点。

结果与讨论

结果显示，接种疫苗的个体针对 Omicron 变体的唾液 IgA 和 IgG 水平较低，而 BTI 参与者表现出持续且广泛的交叉反应性粘膜免疫反应，唾液抗体显着增加。 唾液抗 RBD IgA 水平与 RBD 特异性分泌 Ig 密切相关，强调其本地产生，而唾液 IgG 水平显示与血浆 IgG 抗体相关，表明被动扩散。 该研究强调了测量粘膜免疫对于全面了解对 SARS-CoV-2 变体的免疫反应的重要性。

在四种 IgG 抗体中，DXP-604 被发现能够更好地耐受 RBD 取代，并表现出广泛的中和活性。 研究发现，将亲本 IgG 转化为 dIgA1 和 sIgA1 可显着提高抗体针对各种 VOC 的结合和中和效力（25-75 倍）。 dIgA1 和 sIgA1 中和效力的增加部分归因于通过病毒表面上的 S-三聚体间结合而增加的亲合力，并可能涉及其他机制，如病毒颗粒间聚集。

在小鼠模型中，发现鼻内给药的 DXP-604 dIgA1 主要靶向呼吸道并在肺部持续至少 48 小时。 DXP-604 dIgA1 鼻内给药显示平均数显着降低 病毒载量表明该抗体具有强大的治疗和预防潜力。 与单体 IgG 相比，dIgA1 和 sIgA1 显着增强了 BA.1、BA.2 和 BA.4/5 Omicron 亚变体假病毒的中和效果，增强了 35.4 至 110 倍。

尽管该研究受到样本量较小的限制，但设计和鼻内输送 IgA1 的方法显示出在干预窗口相对较小的高风险环境中改善暴露后预防的希望。 需要在人体中进行进一步的研究来证实这些发现。

结论

总之，通过鼻喷雾剂改造和递送二聚体或分泌形式的单克隆 IgA 抗体，共同形成了恢复和增强中和能力的有效策略，从而提供针对 Omicron 变体的预防和治疗保护。 研究结果表明，未来，dIgA1 和 sIgA1 抗体的混合物（包括 DXP-604）可以帮助中和大多数新兴的 Omicron 亚变体和 VOC。