SARS-CoV-2 B.1.617.2 Delta变体的复制与免疫逃逸

SARS-CoV-2 B.1.617.2 Delta variant replication and immune evasion

作者信息Petra Mlcochova, Steven A Kemp, Mahesh Shanker Dhar, Guido Papa, Bo Meng, Isabella A T M Ferreira, Rawlings Datir, Dami A Collier, Anna Albecka, Sujeet Singh, Rajesh Pandey, Jonathan Brown, Jie Zhou, Niluka Goonawardane, Swapnil Mishra, Charles Whittaker, Thomas Mellan, Robin Marwal, Meena Datta, Shantanu Sengupta, Kalaiarasan Ponnusamy, Venkatraman Srinivasan Radhakrishnan, Adam Abdullahi, Oscar Charles, Partha Chattopadhyay, Priti Devi, Daniela Caputo, Tom Peacock, Chand Wattal, Neeraj Goel, Ambrish Satwik, Raju Vaishya, Meenakshi Agarwal, Indian SARS-CoV-2 Genomics Consortium (INSACOG), Genotype to Phenotype Japan (G2P-Japan) Consortium, CITIID-NIHR BioResource COVID-19 Collaboration, Antranik Mavousian, Joo Hyeon Lee, Jessica Bassi, Chiara Silacci-Fegni, Christian Saliba, Dora Pinto, Takashi Irie, Isao Yoshida, William L Hamilton, Kei Sato, Samir Bhatt, Seth Flaxman, Leo C James, Davide Corti, Luca Piccoli, Wendy S Barclay, Partha Rakshit, Anurag Agrawal, Ravindra K Gupta, Himanshu Chauhan, Tanzin Dikid, Hema Gogia, Hemlata Lall, Kaptan Ve
PMID34488225
期刊Nature
发布时间2021-11
DOI10.1038/s41586-021-03944-y

实验完整度

高

该研究包含体外中和实验、假病毒实验、细胞融合实验、多种细胞和器官模型复制动力学、以及真实世界疫苗突破感染分析,涵盖多个独立证据层级。

主要模型

Calu-3细胞 人鼻气道上皮(HAE)模型 气道类器官 医护人员队列(三个中心)

重点核对

血清样本来源:康复者(英国第一波)和疫苗接种者(ChAdOx1或BNT162b2) 活病毒中和实验:使用100 TCID50病毒,血清连续稀释 假病毒中和实验:使用293T细胞瞬时转染ACE2和TMPRSS2 复制动力学:Calu-3细胞MOI 0.1,HAE细胞MOI 1×10^4基因组拷贝/细胞,器官样MOI 1 疫苗有效性分析:多变量逻辑回归,调整年龄、性别、医院

摘要

严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)的B.1.617.2(Delta)变体于2020年底在印度马哈拉施特拉邦首次发现,并在印度全国传播,取代了包括B.1.617.1(Kappa)和B.1.1.7(Alpha)在内的先前谱系。在体外,与携带D614G的野生型Wuhan-1相比,B.1.617.2对康复者血清中和抗体的敏感性低6倍,对疫苗诱导抗体的敏感性低8倍。与BNT162b2疫苗接种者相比,ChAdOx1疫苗接种者血清中针对B.1.617.2的中和滴度较低。B.1.617.2刺突蛋白假病毒对受体结合域和氨基末端域的单克隆抗体敏感性降低。B.1.617.2在气道类器官和人气道上皮系统中的复制效率均高于B.1.1.7,这与B.1.617.2刺突蛋白主要处于切割状态(相对于B.1.1.7)相关。与野生型刺突蛋白相比,B.1.617.2刺突蛋白能介导高效合胞体形成,且对中和抗体抑制的敏感性较低。我们还观察到,B.1.617.2的复制和刺突介导的进入均高于B.1.617.1,这可能解释了B.1.617.2的优势。在对印度三个中心超过130名感染SARS-CoV-2的医护人员(在混合谱系传播期间)的分析中,我们观察到ChAdOx1疫苗对B.1.617.2的有效性相对非B.1.617.2降低,但存在残余混杂的可能。针对高适应性和免疫逃逸的B.1.617.2 Delta变体的疫苗效力受损,提示在疫苗接种时代应继续采取感染控制措施。

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.1.617.2(Delta)变体相比其他谱系(如B.1.1.7和B.1.617.1)是否具有更高的复制能力和免疫逃逸能力,导致其在印度占据优势并降低疫苗有效性?
核心机制
B.1.617.2刺突蛋白上包含P681R等突变,导致刺突蛋白更易被切割,增强病毒进入和细胞间融合,从而促进复制和传播;同时,其刺突蛋白对抗体中和的敏感性降低,尤其是对部分单克隆抗体。
主要证据
通过活病毒中和实验(康复者血清和疫苗血清)、假病毒中和实验、单克隆抗体实验、复制动力学实验(Calu-3、HAE、气道类器官)、细胞-细胞融合实验以及医护人员疫苗突破感染分析,支持B.1.617.2的复制优势和免疫逃逸特性。
研究意义
该研究提示,针对高度适应和免疫逃逸的Delta变体,疫苗效力受损,因此在疫苗接种时代需要持续实施感染控制措施。

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

评估B.1.617.2对中和抗体的敏感性

测试B.1.617.2对来自感染和疫苗接种的血清中和抗体的敏感性是否降低。

使用活病毒和假病毒中和实验,检测康复者血清和疫苗血清对B.1.617.2的中和能力,并与野生型和其他变体比较。

2

测试单克隆抗体对B.1.617.2的中和活性

评估B.1.617.2对刺突蛋白特异性单克隆抗体的敏感性变化。

使用假病毒中和实验,测试33种单克隆抗体(包括NTD、RBM和非RBM抗体)对B.1.617.2的中和活性,并与WT比较。

3

比较B.1.617.2与B.1.1.7的复制动力学

确定B.1.617.2在多种生理相关系统中的复制能力是否高于B.1.1.7。

在Calu-3细胞、人鼻气道上皮(HAE)细胞和气道类器官中感染相同MOI的病毒,通过qPCR和滴度测定监测病毒复制。

4

评估B.1.617.2刺突介导的细胞进入和融合

测试B.1.617.2刺突蛋白是否具有更高的进入效率和细胞融合能力。

使用假病毒系统测量刺突介导的细胞进入,并使用split GFP系统监测细胞-细胞融合。

5

分析医护人员中的疫苗突破感染

评估ChAdOx1疫苗对B.1.617.2的有效性是否低于非B.1.617.2。

收集三个德里医院医护人员中SARS-CoV-2感染的数据,进行病毒测序和系统发育分析,并使用逻辑回归评估疫苗有效性。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
低糖DMEM培养基Wako041-29775
最低必需培养基EagleSigma-AldrichM4655-500ML
QIAamp病毒RNA小提试剂盒Qiagen52906
NEB Next Ultra RNA文库制备试剂盒(Illumina)New England BiolabE7530
MiSeq测序仪Illumina--
一步法TB Green PrimeScript PLUS RT-PCR试剂盒TakaraRR096A
SARS-CoV-2直接检测RT-qPCR试剂盒TakaraRC300A
抗SARS-CoV-2刺突蛋白抗体(S2亚基)InvitrogenPA1-41165
Fugene HD转染试剂Promega--
Fugene 6转染试剂Promega--
SteadyLite Plus荧光素酶检测试剂Perkin Elmer6066759
考马斯亮蓝----
FLUOstar Omega酶标仪BMG Labtech--
Vero E6 TMPRSS2细胞JCRBJCRB1819
QuantStudio 3实时PCR系统Thermo Fisher Scientific--
CFX Connect实时PCR检测系统Bio-Rad--
7500实时PCR系统Applied Biosystems--

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
血清中和试验
血清样本来源(康复者或疫苗接种者)、病毒株(WT, B.1.1.7, B.1.617.2)、使用的细胞(Vero E6 ACE2/TMPRSS2)
阅读提示:方法及图1c-e
病毒复制动力学
感染复数(MOI)、细胞模型(Calu-3, HAE, 类器官)、检测时间点、病毒滴度(TCID50)
阅读提示:方法及图2a-g
假病毒中和试验
目标细胞(293T-ACE2/TMPRSS2)、血清稀释、假病毒类型(VSV)
阅读提示:方法及图1e
细胞融合试验
细胞系(Vero GFP1-10/GFP11)、刺突表达质粒、血清滴定
阅读提示:方法及扩展数据图2c-h
疫苗有效性分析
医护人员样本、测序方法、逻辑回归模型(调整年龄、性别、医院)
阅读提示:方法及图3,扩展数据表4