疫苗是控制新冠疫情的重要措施，与此同时中和抗体也可作为预防和治疗感染的药物。许多研究表明SARS-CoV-2中和抗体能够在灵长类、小鼠模型中有效阻断病毒感染，靶向新冠病毒RBD结构域的中和抗体效力更高，而靶向NTD的抗体中和能力较弱。关于抗体临床治疗一直存在一个争议，即抗体依赖性增强(ADE)感染作用。在SARS-CoV等一些病毒感染和疫苗中都发现病毒能够通过细胞表面IgG抗体Fc受体、补体受体结合靶细胞，促进感染。然而目前对于新冠病毒的ADE效应一直未得到实验证实，已有团队鉴定出感染增强抗体的结合位点（通过抗体靶向的SARS-CoV-2刺突蛋白的感染增强位点见前期推送），近日，美国杜克大学联合美国国立卫生研究院、哈佛大学、哥伦比亚大学在国际顶级期刊CELL上发表研究论文，首次通过体外体内实验阐明了新冠病毒感染中抗体ADE效应的复杂影响。
标题
研究者在不同时间点从SARS-CoV-2感染个体中分离浆细胞或记忆B细胞来源的单克隆抗体，同时从曾感染过SARS的个体中分离对新冠病毒和SARS同时具有活性的抗体。利用高通量筛选，研究者获得了187株具有高反应水平的抗体，其中44株RBD中和抗体对假病毒和可复制型病毒表现中和效力，10株NTD中和抗体IC50可达39ng/mL。此外，5株非中和NTD抗体在293T、Vero细胞模型促进了新冠病毒的感染，由于采用的细胞系不表达Fc受体，因此NTD抗体不依赖FcγR发挥ADE效应，其介导抗体依赖增强作用是由于ACE2表达。为了分析Fc受体依赖的感染增强，在TZM-bl细胞系测试了抗体对病毒感染的影响，结果表明的确能够促进SARS-CoV-2感染，RBD中和抗体既能够在293T细胞中发挥中和效力，也能够在TZM-bl细胞系中增强感染。
ADE效应
为了理解这些抗体增强感染的机制，研究者分析了表型与结合模式，结果表明感染增强抗体或非增强性RBD抗体的亲和力和中和活性相似。电镜复染观察也没有发现两种类型抗体间的差异。研究者进一步分析发现NTD中和抗体Fab段与S蛋白胞外端亲和力可达19nM，而感染增强抗体亲和力则只有294nM。感染增强NTD抗体Fab区域与S蛋白结合位点靠近病毒囊膜，而中和抗体则相反，表位主要为4A8。
中和抗体与感染增强型抗体
研究者利用表面等离子共振技术分析了感染增强抗体与非增强性抗体的竞争能力，结果发现RBD、NTD都存在两类结合表位，靶向同一表位的抗体相互竞争，不同表位抗体互不影响，同时RBD抗体和NTD抗体互不影响，可以同时结合S蛋白三聚体。特别地，研究者分析了增强性抗体DH1052和中和抗体DH1041，推测感染结果取决于更高浓度的抗体。当中和抗体浓度低于10ng/mL，即低于增强性抗体的1/1000，才会引起抗体依赖增强作用，这在自然感染中并不会发生。
增强抗体与中和抗体的竞争
研究者利用冷冻电镜技术观察不同抗体与S蛋白的相互作用，结果表明S蛋白胞外端表现异质性构象S-2P，所有S-2P三聚体结合三种抗体的Fab。RBD中和抗体的抗原表位主要位于RDM区域，而其他一些抗体则与RBM外的一些残基结合。NTD中和抗体面对宿主细胞膜结合，而增强性抗体则背对NTD结合。
冷冻电镜解析两种抗体结构
接着研究者在COVID-19小鼠模型上测试了NTD感染增强性抗体的作用，结果发现该抗体治疗后小鼠疾病严重程度减轻，病毒复制载量下降。这可能是由于抗体与FcR受体结合促进天然免疫。进一步在猕猴模型上测试了NTD抗体的作用，中和抗体明显中和了新冠病毒，而增强性抗体则不能阻断病毒，然而接受增强性抗体治疗后的几只猕猴出现了肺部炎症，甚至血管炎性细胞浸润、细胞因子上调。接受中和抗体和增强性抗体都降低了病毒的载量。在更高剂量的增强性抗体下，明显减弱病毒复制，也没有出现免疫病理特征。RBD抗体情况也基本类似，在小鼠和灵长类模型中中和抗体和增强性抗体都能够有效阻断病毒复制，仅在少数个体中表现更高炎性浸润。
体内抗体疗效
该研究表明感染增强型抗体在体外可以促进新冠病毒感染，而在体内并不会引起ADE效应，为中和抗体应用和疫苗设计提供了有力的支持。
文章来源：Cellpress
本期编辑：Reynard Fox
审阅：Tony