在新冠肺炎疫情仍在全球多个国家延伸的布景下，针对病毒抗体的知道与疫苗的研制非常急迫。近来，陈薇院士与西湖大学周强试验室等团队协作，重新冠恢复患者的血浆浆细胞中别离出抗体，并提醒了新冠病毒（SARSCoV-2）S蛋白与中和抗体复合物的高分辨率冷冻电镜结构。
来历：微信公号“西湖大学WestlakeUniversity”(00:15)
该研讨成果于当地时间5月8日宣布在生物医学预印本渠道bioRxiv上，题为“A potent neutralizing human antibody reveals the N-terminal domain of the Spike protein of SARS-CoV-2 as a site of vulnerability”。
研讨团队包括军事科学院军事医学研讨院、西湖大学浙江省结构生物学要点试验室、清华大学结构生物学高精尖立异中心等，研讨通讯作者除周强外，还有中国工程院院士、军事科学院军事医学研讨院研讨员陈薇以及军事医学研讨院的李建民。
值得一提的是，此前西湖大学周强试验室团队现已屡次解析新冠病毒结构及其侵略人体机制，于2月国际初次成功解析病毒受体ACE2的全长三维结构以及病毒外表S蛋白与ACE2复合物的三维结构，协助抗疫特效药研制。
而陈薇院士团队自新冠疫情之初就在加速进行其疫苗与按捺剂研讨。据悉，我国已有三款疫苗进入临床试验阶段，其间陈薇院士团队研制的腺病毒载体疫苗首个获批进入临床研讨，现在已确认进入II期临床，是全球首个展开II期临床研讨的新冠病毒疫苗种类。
陈薇、周强等团队本次新宣布的研讨分为两步：一是从恢复了的新冠患者体内别离抗体，二是解析该抗体与新冠病毒S蛋白的复合物结构。
此前，在针对新冠病毒的研讨中，药物规划首要靶向新冠病毒S蛋白的RBD（受体结合域）。但此次研讨中，陈薇院士团队从S蛋白的N端结构域（NTD）下手，发现了一种名为4A8的抗体。经过多项试验检测，研讨人员发现抗体4A8具有强病毒中和才能，能够显着按捺病毒的活性。
接下来，周强试验室运用冷冻电镜技能，解析了4A8抗体与新冠病毒S蛋白的高分辨率复合物结构，能够清楚看到二者的相互作用界面。
该研讨发现了新冠病毒S蛋白的新的软弱表位，为靶向S蛋白氮端结构域的药物规划和医治战略供给了根底。一起，4A8作为一种按捺病毒侵染人体细胞才能较强的中和单克隆抗体，能够和作用于新冠病毒S蛋白其他区域的抗体联合运用，进而将提高新冠医治的成功概率。
单克隆抗体4A8：病毒中和才能强
新冠病毒的S蛋白担任与受体结合侵略宿主，通常是药物研制的重要靶标。在感染过程中，S蛋白被宿主蛋白酶（如TMPRSS2）裂解为N端S1亚基和C端S2亚基，S1和S2别离介导受体结合和膜交融。
其间，S1包括N结尾结构域（NTD）和受体结合结构域（RBD），在确认安排向性和宿主规模方面至关重要。在病毒侵略人体时，RBD会与人类受体ACE2（血管严重素转化酶2）结合，而NTD的功用尚不清楚。此前的研讨标明，中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）S蛋白的NTD可作为抗体中和的要害表位。
陈薇院士团队的研讨人员从10名感染新式冠状病毒后恢复患者的回忆B细胞和浆细胞中别离初筛抗体，取得了399种单克隆抗体。
研讨人员在其间挑选出了35种S蛋白特异性抗体，并发现它们靶向新冠病毒S蛋白的至少4个抗原区。有必要留意一下的是，在35种S蛋白特异性抗体中，只要4个辨认RBD。
接下来，研讨人员在非洲绿猴肾细胞中进行了人体体外环境的抗原抗体亲和力检测，他们发现，在运用实时qPCR（实时荧光定量PCR）测试了用每种单克隆抗体处理的非洲绿猴肾细胞中活病毒的RNA载量后，抗体4A8的按捺才能比其他几种抗体高。
新冠病毒S蛋白与单克隆抗体4A8复合物的冷冻电镜结构图
研讨人员随后又进行了抗体的假病毒（即无扩增才能，而保留了侵染才能的病毒）的中和试验，发现抗体4A8能够维护ACE2细胞，具有强病毒中和才能，能够显着按捺病毒的活性。
团队以为，4A8或许是医治新冠病毒的潜在候选药物，由于4A8对SARS-CoV-2的活病毒与假病毒都体现出高水平中和才能。
复合物冷冻电镜结构：靶向新冠S蛋白氮端结构域
为了研讨抗体4A8和病毒S蛋白之间的相互作用，研讨人员以3.1 的全体分辨率解析了复合物的冷冻电镜结构。
新冠病毒S蛋白的N端结构域（NTD）和4A8重链的相互作用示意图，橙色部分代表病毒S蛋白NTD，蓝色和紫色部分为抗体4A8
研讨显现，3个4A8分子与1个三聚体S蛋白结合，每个S蛋白单体中的NTD都能被4A8结合，且相互作用界面并无不同。但是有必要留意一下的是，NTD与抗体4A8的结合在空间上不或许影响S蛋白受体结合区域（RBD）的方位，也无法阻挠RBD与细胞外表受体ACE2的结合。
4A8抗体经过重链与新冠病毒S蛋白的氮端结构域（NTD）相结合。在高分辨率的合物的结构中，研讨人员解析了NTD结构域的3个柔性片段（loop环区，意为构象容易发生显着的改变的区域），在之前解析的新冠病毒S蛋白的结构中，这部分序列由于其柔性而未被解析。
之后的结构剖析发现，中和抗体4A8的可变区与其间的两个柔性片段（N2和N3）相互作用，因此安稳了该部分结构，交互界面由广泛的亲水相互作用网络构成。
研讨人员标明，这些成果意味着，从人体B细胞中天然构成并别离的SARSCoV-2单克隆抗体在基因运用和病毒S蛋白的表位辨认方面具有很大程度的多样性。有必要留意一下的是，大多数恢复患者体内别离出的单克隆抗体不能辨认病毒S蛋白的RBD区域，而且一切能够中和活SARS-CoV-2的单克隆抗体都不能按捺病毒S蛋白与人体ACE2的结合。
这些成果标明，除了按捺病毒与受体的相互作用外，还存在其他重要的SARS-CoV-2中和机制，例如4A8抗体病毒S蛋白氮端结构域（NTD）相结合的中和办法。
研讨人员估测，4A8或许经过按捺S蛋白的构象改变来中和SARS-CoV-2。整体而言，4A8是一种彻底来自人体的新冠病毒中和单克隆抗体，可辨认病毒S蛋白上的软弱表位NTD，并具有独立于受体结合按捺的病毒中和机制。
研讨人员最终指出，4A8与RBD靶向抗体的结合医治办法能够有用防止病毒的逃逸骤变，并有望成为一种“鸡尾酒”疗法，从此项研讨中取得的信息将有利于开发针对SARS-CoV-2的疫苗及药物医治办法。
