如何预测COVID-19的严重后果——新抗体分析

大多数关于SARS-CoV-2病毒免疫和COVID-19疫苗开发的研究都集中在对刺突蛋白和其他病毒表面蛋白的抗体反应上。但根据匹兹堡大学、乔治亚理工学院和埃默里大学研究人员领导的一项新研究，识别病毒内部蛋白质的抗体可能对免疫和疾病结果也很重要。

在这项现已在线发表在《细胞报告》(Cell Reports)上的研究中，研究团队对少数重症患者进行了迄今为止最全面的COVID-19抗体分析。他们发现，内部病毒蛋白的抗体图谱，包括那些在冠状病毒中保守的抗体图谱，可以预测哪些患者存活或死亡，就像表面蛋白的相应图谱一样，这表明针对刺突蛋白以外的病毒其他部分可能对增强COVID-19疫苗和疗法很重要。

皮特医学院免疫学、计算和系统生物学助理教授、合著者Jishnu Das博士说:“这项研究的新方面是，我们对SARS-CoV-2抗体进行了非常深入的分析，并观察了这些抗体的许多不同方面。”“全世界都在关注刺突蛋白和受体结合域，但这项研究是第一个具体的证据，表明针对内部蛋白的特定抗体也与严重COVID-19的生存呈正相关。”

当免疫系统遇到病毒时，它会产生抗体来帮助中和和清除感染。每个抗体只能识别一种抗原，通常是病毒蛋白。大多数COVID-19免疫研究都集中在刺突和其他表面蛋白上，这些蛋白构成了病毒的外壳，但除了这些所谓的“典型抗原”，SARS-CoV-2还有大约25种其他内部蛋白。

为了研究对这些非典型抗原的免疫反应是否可以预测严重COVID-19患者的生存结果，Das与乔治亚理工学院和埃默里大学华莱士H. Coulter生物医学工程系助理教授Aniruddh Sarkar博士以及皮特大学免疫学教授和系统免疫学中心主任Harinder Singh博士合作。

研究人员分析了2020年21名因严重COVID-19住院的患者的血液样本，这是在疫苗批准之前。这些患者中有7人死于该病，其他14人幸存。利用Sarkar开发的微尺度抗体分析平台，该团队综合分析了三种典型抗原和四种非典型抗原的抗体。

据萨卡尔介绍，该平台分析了抗体的三个关键特征。一个是抗原特异性，也就是抗体结合的部位。第二是效应函数，它与抗体在免疫反应中的作用有关。第三个特征是糖基化，即在抗体上添加碳水化合物分子，这极大地影响了抗体的功能。

Sarkar解释说:“通过同时分析这三种特征，我们可以对给定的抗体有更深入的了解，而不仅仅是看抗体滴度。”

研究人员发现，没有单一的抗体特征可以区分患者的生存结果。但当他们分析整体抗体概况时——无论是典型的还是非典型的——他们注意到存活者和非存活者之间的明显差异。

Singh说:“我们惊讶地发现，针对正规抗原和非正规抗原的抗体同样能预测生存结果。我们的研究结果表明，非典型抗体可能在严重疾病的康复中发挥作用，尽管需要更多的研究来证明因果关系和查明机制。”

随着delta和omicron变异的出现，大多数COVID-19疫苗和单克隆抗体(用于治疗COVID-19的人工抗体)的有效性降低，因为刺突的突变有助于病毒躲避检测。Singh说，病毒内部蛋白质中积累的突变要少得多，这表明增强针对这些非典型抗原的疫苗或疗法可能会引发更强大的免疫，以应对新出现的变种。

当研究团队将他们的分析局限于针对冠状病毒中保存的非典型抗原的抗体时，他们仍然可以区分幸存者和非幸存者，包括那些导致普通感冒和其他呼吸道感染的病毒。在9名大流行前的健康对照组中也发现了这些抗体，这表明暴露于SARS-CoV-2以外的冠状病毒可能会诱导抗体反应，与严重COVID-19的良好结果相关。

达斯表示，这些发现可以为泛冠状病毒疫苗的开发提供信息。

在目前的工作中，该团队正在使用他们的平台来研究突破感染的疫苗接种人群与未接种人群的抗体。他们还感兴趣的是，随着时间的推移，不同的抗体在预防COVID-19中是否发挥了不同的作用。

他们还计划将该平台扩展到其他情况下的抗体，包括器官移植的排斥反应和其他传染病。

Antibodies targeting conserved non-canonical antigens and endemic coronaviruses associate with favorable outcomes in severe COVID-19