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Cell | 一种新的mosaic纳米颗粒可增强小鼠对“类SARS”病毒的免疫交叉反应

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-02-02 09:52

正文

撰文 | Qi

SARS-CoV-2变体尤其是Omicron可持续进化改变抗原表位以增强其免疫逃逸，一种类SARS人畜共患乙型冠状病毒（sarbecoviruses）跨物种溢出也能在未来引起大流行【1, 2】，因此，能开发出预防SARS-CoV-2变体和由sarbecovirus衍生的新病毒的通用疫苗对公共卫生至关重要。SARS-CoV-2利用其刺突三聚体的受体结合域（RBD）与宿主受体血管紧张素转换酶2（ACE2）结合以进入宿主细胞，而通用疫苗需能产生针对刺突蛋白三聚体上的保守表位的抗体，此前，利用SpyCatcher-SpyTag系统（一种不可逆蛋白质共价偶联技术）开发出了mosaic-8b RBD纳米颗粒（RBD NPs）作为潜在的泛sarbecvirus疫苗，这些NPs展示SARS-CoV-2和7种人畜共患sarbecovirus的RBD可促进交叉反应抗体的产生【3-5】，动物研究证明这种RBD NPs能保护K18-hACE2小鼠和非人灵长类动物免于sarbecvirus攻击【6】。尽管mosaic-8b RBD NP是只针对一组特定的RBD，但SpyCatcher-SpyTag系统是灵活的，可将各种蛋白组合连接到SpyCatcher NP上，从而诱导产生多种有效的交叉反应性抗体。

2025年1月16日，来自美国麻省理工学院的Arup K. Chakraborty团队在Cell杂志上发表了文章 Designed mosaic nanoparticles enhance cross-reactive immune responses in mice ，结合计算和实验方法设计并测试了新的mosaic-RBD NPs，证实该RBD NPs相较于先前设计的mosaic-8b、mosaic-7而言能诱导更广泛有效的交叉反应性抗体。

首先，SARS-CoV-2 WA1 RBD被设计用于诱导针对突变较少的SARS-CoV-2变体的抗体，另一方面，该团队从NCBI数据库中获取246个非冗余sarbecvirus RBD，使用ClustalW【7】将其与WA1 RBD进行比对并过滤已被用于设计的WA1刺突蛋白的331-531残基，计算RBD的抗体逃逸分数并选择氨基酸序列一致性最低RBD的用于合成新mosaic NP。随后，他们评估了新合成的mosaic-7_COM RBD NP在小鼠体内引发的反应，并与mosaic-8b NP或其他RBD NPs免疫的小鼠作比较，结果显示mosaic-7_COM RBD NP免疫诱导了对所有RBD的最高结合效价，由于mosaic-7_COM RBD NP未展示SARS-CoV-2 WA1和BA.5 RBD，因而对这两种的中和效价较低。紧接着，他们通过免疫BALB/c小鼠来研究先前接种COVID-19疫苗（先后接种WA1辉瑞mRNA-LNP疫苗和二价WA1/BA.5 mRNA-LNP疫苗）对mosaic-7_COM的影响，与mosaic-8b、mosaic-7（不含SARS-CoV-2 β的mosaic-8b）和二价WA1/BA.5相比，mosaic-7_COM对一系列病毒株表现出更广泛和更有效的中和能力。

综上，mosaic-7_COM的设计和测试结果证明通过计算方法优化蛋白质序列增加纳米颗粒展示的RBD多样性，可诱导更广泛有效的交叉反应性抗体，可作为潜在的泛sarbecvirus候选疫苗。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.12.015

制版人：十一

参考文献

1. Delaune, D., Hul, V., Karlsson, E.A., Hassanin, A., Ou, T.P., Baidaliuk, A.,Ga´ mbaro, F., Prot, M., Tu, V.T., Chea, S., et al. (2021). A novel SARSCoV-2 related coronavirus in bats from Cambodia. Nat. Commun. 12,6563. https://doi.org/10.1038/s41467-021-26809-4.

2. Wacharapluesadee, S., Tan, C.W., Maneeorn, P., Duengkae, P., Zhu, F.,Joyjinda, Y., Kaewpom, T., Chia, W.N., Ampoot, W., Lim, B.L., et al.(2021). Evidence for SARS-CoV-2 related coronaviruses circulating in bats and pangolins in Southeast Asia. Nat. Commun. 12, 972. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21240-1.

3. Brune, K.D., Leneghan, D.B., Brian, I.J., Ishizuka, A.S., Bachmann, M.F.,Draper, S.J., Biswas, S., and Howarth, M. (2016). Plug-and-Display: decoration of Virus-Like Particles via isopeptide bonds for modular immunization. Sci. Rep. 6, 19234. https://doi.org/10.1038/srep19234.

4. Zakeri, B., Fierer, J.O., Celik, E., Chittock, E.C., Schwarz-Linek, U., Moy, V.T., and Howarth, M. (2012). Peptide tag forming a rapid covalent bond to a protein, through engineering a bacterial adhesin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, E690–E697. https://doi.org/10.1073/pnas.1115485109.

5. Cohen, A.A., Gnanapragasam, P.N.P., Lee, Y.E., Hoffman, P.R., Ou, S., Kakutani, L.M., Keeffe, J.R., Wu, H.-J., Howarth, M., West, A.P., et al. (2021). Mosaic nanoparticles elicit cross-reactive immune responses to zoonotic coronaviruses in mice. Science 371, 735–741. https://doi.org/10.1126/science.abf6840.

6. Cohen, A.A., van Doremalen, N., Greaney, A.J., Andersen, H., Sharma, A., Starr, T.N., Keeffe, J.R., Fan, C., Schulz, J.E., Gnanapragasam, P.N.P., et al. (2022). Mosaic RBD nanoparticles protect against challenge by diverse sarbecoviruses in animal models. Science 377, eabq0839.https://doi.org/10.1126/science.abq0839.

7. Kumar, S., Stecher, G., Li, M., Knyaz, C., and Tamura, K. (2018). MEGA X:Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Mol. Biol. Evol. 35, 1547–1549. https://doi.org/10.1093/molbev/msy096.

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