SARS-CoV-2 B.1.617变异株的分析:宿主嗜性、蛋白水解激活、细胞间融合及中和敏感性

Analysis of SARS-CoV-2 variants B.1.617: host tropism, proteolytic activation, cell-cell fusion, and neutralization sensitivity

作者信息Li Zhang, Qianqian Li, Jiajing Wu, Yuanling Yu, Yue Zhang, Jianhui Nie, Ziteng Liang, Zhimin Cui, Shuo Liu, Haixin Wang, Ruxia Ding, Fei Jiang, Tao Li, Lingling Nie, Qiong Lu, Jiayi Li, Lili Qin, Yinan Jiang, Yi Shi, Wenbo Xu, Weijin Huang, Youchun Wang
PMID35293847
发布时间2022-12
DOI10.1080/22221751.2022.2054369

实验完整度

高

包含假病毒感染性、蛋白水解分析、细胞融合、单克隆抗体及多种血清中和实验等多个独立实验层级,并有功能验证。

主要模型

293T细胞 Huh-7细胞 Vero细胞 Calu-3细胞 LLC-MK2细胞

重点核对

使用VSV系统构建的22种假病毒,包括B.1.617亚系及单点突变 14种不同物种ACE2过表达293T细胞系 16种单克隆抗体(CB6、X593、X604等) 恢复期患者血清(D614G和B.1.1.7感染者) 疫苗免疫血清(KCONVAC灭活疫苗和Ad5-nCoV腺病毒疫苗) 动物免疫血清(马和鼠)

摘要

SARS-CoV-2已导致COVID-19大流行。B.1.617变异株(包括Kappa和Delta)在印度迅速传播。这些变异株的传播性、致病性和中和特性引起了广泛关注。在本研究中,构建了22种针对B.1.617变异株及其相应单氨基酸突变的假病毒。B.1.617变异株在人类细胞中未表现出显著增强的感染性,但受体结合域中的T478K和E484Q突变导致小鼠ACE2过表达细胞的感染性增强。B.1.617变异株的弗林蛋白酶活性略有增加,且B.1.617变异株感染后的细胞间融合增强。此外,B.1.617变异株逃逸了几种单克隆抗体的中和作用,主要是由于受体结合域中的L452R、T478K和E484Q突变。与D614G变异株相比,恢复期患者血清、灭活疫苗免疫志愿者血清、腺病毒疫苗免疫志愿者血清和SARS-CoV-2免疫动物血清对假型B.1.617变异株的中和活性降低约两倍。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
B.1.617变异株在宿主嗜性、蛋白水解激活、细胞间融合和中和敏感性方面的特性及其与D614G参考株的差异。
核心机制
RBD中的L452R、T478K和E484Q突变是导致感染性增强、免疫逃逸和中和敏感性降低的关键因素,而P681R突变增强了细胞间融合。
主要证据
使用假病毒系统,在多种细胞系和ACE2过表达细胞中检测感染性,通过Western blot分析蛋白水解,通过双分裂报告系统检测细胞融合,并通过中和实验评估单克隆抗体和血清的中和能力。
研究意义
研究表明,B.1.617变异株的传播性和致病性可能与其增强的细胞融合和免疫逃逸有关,但现有疫苗仍可能提供保护,为临床单克隆抗体治疗和疫苗策略提供参考。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

假病毒构建

生成B.1.617变异株及其单点突变体,用于后续感染性、融合和中和实验。

基于VSV系统,构建了22种SARS-CoV-2假病毒,包括B.1.617.1、B.1.617.2、B.1.617.3亚系及其高、低频突变组合,以及RBD区域单突变和双突变。D614G突变体作为参考株。

2

感染性分析

评估B.1.617变异株在易感细胞系和不同物种ACE2过表达细胞中的感染性。

将假病毒与Huh-7、Vero、Calu-3、LLC-MK2细胞以及14种ACE2过表达293T细胞共孵育,24小时后检测化学发光信号。

3

蛋白水解分析

研究弗林蛋白酶和TMPRSS2对B.1.617变异株感染性的影响及其S蛋白裂解情况。

在293T-hACE2细胞中分别过表达弗林蛋白酶或TMPRSS2,检测对感染性变化的影响。同时,通过蔗糖密度梯度离心纯化假病毒,进行Western blot分析S1/S2裂解程度。

4

细胞间融合分析

评估B.1.617变异株S蛋白介导的细胞间融合能力。

使用双分裂蛋白系统(GFP1-7 RLN和GFP8-11 RLC),将表达S蛋白的293T供体细胞与表达hACE2的293T受体细胞混合,监测GFP和荧光素酶信号。

5

单克隆抗体中和分析

评估16种单克隆抗体对B.1.617变异株及单点突变假病毒的中和能力。

将不同稀释度的单克隆抗体与假病毒混合,加入Huh-7细胞,检测化学发光信号,计算ID50。

6

恢复期及疫苗免疫血清中和分析

评估恢复期患者、疫苗免疫志愿者和动物免疫血清对B.1.617变异株的中和能力。

检测D614G和B.1.1.7感染恢复期血清,KCONVAC灭活疫苗和Ad5-nCoV腺病毒疫苗免疫血清,以及马和小鼠免疫血清的中和ID50,并与D614G参考株比较。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证分子表达变化
验证免疫效应
评估体内效果

产品清单

实验环节名称品牌货号
pcDNA3.1载体----
DMEM培养基HyClone--
胎牛血清PAN-Biotech--
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen--
HRP标记的山羊抗小鼠IgGCWbiotech--
Immobilon Western化学发光HRP底物Millipore--
EnduRen活细胞底物PromegaE6481
PyMOLSchrödingerVersion

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
假病毒构建
VSV系统,pcDNA3.1载体,BamHI和XhoI限制性酶切位点,14种ACE2基因来源
阅读提示:Materials and methods: Plasmids and pseudoviruses
感染性实验
Huh-7、Vero、Calu-3、LLC-MK2细胞系,14种ACE2过表达293T细胞,孵育时间24小时,化学发光检测
阅读提示:Materials and methods: Infectivity assay
蛋白水解实验
弗林蛋白酶或TMPRSS2过表达,蔗糖密度梯度离心(25%蔗糖,100,000g,3小时),Western blot检测
阅读提示:Materials and methods: Proteolytic cleavage analysis
细胞融合实验
双分裂蛋白系统(GFP1-7 RLN和GFP8-11 RLC),供体与受体细胞比例1:1,监测时间1-8小时
阅读提示:Materials and methods: Cell-cell fusion assay
中和实验
Huh-7细胞,血清或mAb初始稀释浓度,孵育1小时,ID50计算(Reed-Muench)
阅读提示:Materials and methods: Neutralization assay
动物免疫
小鼠免疫(D614G、B.1.351、B.1.429,50 µg/只),马免疫(RBD蛋白,初始3mg,第二次6mg,第三次12mg)
阅读提示:Materials and methods: Sera from immunized animals