目前新冠疫情正席卷全球，全球感染人数已超过2,700万，死亡人数接近90万。然而治疗新冠肺炎仍无特效药，中和性抗体和疫苗的开发是战胜疫情的关键。新冠病毒（SARS-CoV-2）Spike蛋白（S蛋白）直接介导了病毒对宿主细胞的侵染，同时也是最重要的免疫原之一，其中受体结合域（Receptor Binding Domain, RBD）尤为重要，是中和抗体和疫苗开发的主要靶标。然而RBD或较易发生突变，将RBD作为唯一靶标存在一定风险。除RBD外，已有报道S蛋白其它区域亦能诱发中和抗体。研究S蛋白哪些区域是B细胞表位以及哪些表位能诱发具有中和活性的抗体可为中和抗体和疫苗开发提供有力支撑。
2020年9月7日，Celluar & Molecular Immunology在线发表了由上海交通大学陶生策团队、佛山第四人民医院周杰团队以及复旦大学上海医学院应天雷团队合作的研究成果：Linear epitopes of SARS-CoV-2 spike protein elicit neutralizing antibodies in COVID-19 patients,初步解析了新冠病毒S蛋白的B细胞线性表位，并鉴定了3个在非RBD区域有可能诱发中和性抗体的表位。
首先，研究团队构建了全覆盖S蛋白的小肽芯片（BioartReports，4月12日：陶生策团队成功构建新冠病毒S蛋白小肽芯片）。随后，利用该芯片分析了55例新冠康复病人的血清以及18例对照血清的IgG和IgM抗体响应，发现多条小肽在病人血清中有较强的特异信号，并基于各小肽的响应频率初步绘制了S蛋白全局性B细胞线性表位谱（图1）。其中，有3处表位较为集中的区域：一是S1蛋白的C端（CTD),高频响应的表位肽包括S1-93，97，101，105/106，111以及113；二是S2蛋白覆盖融合肽（FP）的区域，包括S2-14/15，18/19，以及22/23；第三个高频响应区域是位于S2的HR1和HR2连接处的S2-78/79。结构分析表明这些表位多为柔性的环状结构，并展示在S蛋白三聚体的表面（图2）。令人惊讶的是，RBD区域未鉴定到线性表位，提示该区域或以构象表位为主。
S蛋白线性表位谱。A. 新冠病人和健康人血清IgG响应的聚类分析，横轴为S蛋白小肽（按顺序排列），纵轴为各血清样本，按照相似性进行聚类；B. S蛋白线性表位谱，纵轴为阳性频率。
全文链接：//www.nature.com/articles/s41423-020-00523-5
表位热点区域（1和2）的结构分析（PDB: 6vyb）
那么这些线性表位所诱发的抗体是否具有中和活性呢？研究团队选择了6个表位进行了进一步研究。首先，基于合成的小肽构建了biotin-BSA-peptide偶联体，通过Pull-down的方式将病人血清中的对应抗体进行了富集纯化，得到表位特异的抗体。然后，将这些抗体用于假病毒中和实验。结果显示，S1-93，S1-105以及S2-78所对应的抗体，具有显著的病毒中和效果（图3）。
表位特异的抗体纯化及假病毒中和检测。A. 来自新冠病人的血清经对应的表位肽抗体去除前后的信号比较。B. 纯化的抗体与小肽芯片孵育，检测其特异性和非特异性信号；C. 纯化抗体假病毒中和实验结果。
该研究初步揭示了新冠病毒S蛋白的线性表位的分布规律，在RBD区域之外鉴定了3个可诱发中和抗体的位点。由于本项研究所用样本量较小，所得到的结论仍需进一步验证。据悉，该团队正在开展大样本的验证工作，并基于动物免疫进一步深入和扩大研究各表位诱发中和抗体的能力，这些研究将为中和抗体和疫苗开发提供重要支持。
本项研究的共同第一作者为上海交通大学李阳博士，赖丹昀博士生，张海南博士，江何伟博士及复旦大学上海医学院田小龙博士生，通讯作者为上海交通大学陶生策研究员，佛山第四人民医院周杰院长及复旦大学上海医学院应天雷研究员。
稿件来源：陶生策课题组
图文编辑：王华瑶
