通过多重检测同时评估抑制SARS-CoV-2变异株的抗体

Simultaneous evaluation of antibodies that inhibit SARS-CoV-2 variants via multiplex assay.

作者信息Ester Lopez, Ebene R Haycroft, Amy Adair, Francesca L Mordant, Matthew T O'Neill, Phillip Pymm, Samuel J Redmond, Wen Shi Lee, Nicholas A Gherardin, Adam K Wheatley, Jennifer A Juno, Kevin J Selva, Samantha K Davis, Samantha L Grimley, Leigh Harty, Damian Fj Purcell, Kanta Subbarao, Dale I Godfrey, Stephen J Kent, Wai-Hong Tham, Amy W Chung
PMID34251356
发布时间2021-08-23
DOI10.1172/jci.insight.150012

实验完整度

高

包含多重检测方法验证、与细胞微中和试验的相关性、单克隆抗体和恢复期血浆的逃逸图谱、以及生物层干涉测量动力学分析,多个独立证据层级。

主要模型

RBD蛋白偶联磁珠多重检测体系 Vero细胞微中和试验 恢复期COVID-19患者血浆 单克隆抗体

重点核对

RBD变体偶联磁珠的耦合效率 血浆或单克隆抗体的稀释起始浓度80 nM,8点4倍系列稀释 生物素化ACE2浓度为25 μg/mL 竞争性检测中所有组分同时加入 与病毒微中和试验的相关性

摘要

SARS-CoV-2受体结合域(RBD)既是中和抗体的主要靶点,也是进化最快的结构域之一,可能导致免疫逃逸突变出现,限制疫苗和抗体疗法的有效性。为了便于监测,我们开发了一种快速、高通量的多重检测方法,能够同时评估抗体对24种RBD天然变异株的抑制反应。我们展示了如何将该检测作为功能性细胞血清学方法的快速替代检测,用于测量抗体在血管紧张素转换酶2–RBD(ACE2-RBD)界面的SARS-CoV-2中和能力。我们描述了RBD变异株N439K、S477N、Q493L、S494P和N501Y对ACE2受体的亲和力增强,并展示了该检测弥合SARS-CoV-2研究重大空白的能力,为选择互补的单克隆抗体候选药物以及快速识别疫苗接种或自然感染后针对新兴RBD变异株的免疫逃逸提供信息。

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
如何同时评估抗体对多个SARS-CoV-2 RBD变异株的中和能力,以监测免疫逃逸?
核心机制
RBD变异株通过增强对ACE2的亲和力(如N501Y)或改变抗体表位(如E484K)来逃逸抗体中和。
主要证据
通过多重检测和生物层干涉测量,发现N501Y、S477N、Q493L、S494P及N439K增强ACE2结合;单克隆抗体和恢复期血浆对特定RBD变异株的抑制能力降低。
研究意义
该检测可快速筛选针对新兴RBD变异株的抗体反应,为疫苗和抗体疗法开发提供指导。

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

多重检测方法验证

验证多重检测能否定量抗体对RBD-ACE2相互作用的抑制

使用WT RBD偶联磁珠,检测恢复期血浆和阴性对照的抑制效果,并与微中和试验比较。

2

RBD变异株多重检测建立

扩展检测至24种天然RBD变异株,评估其ACE2结合亲和力

将24个RBD变异株偶联至不同磁珠区域,检测ACE2结合EC50,并通过BLI验证动力学。

3

单克隆抗体逃逸图谱

鉴定影响单克隆抗体识别和抑制的RBD突变

用6种单克隆抗体检测对RBD变异株的结合和抑制,并生成丙氨酸突变体确认关键残基。

4

恢复期血浆抗体识别分析

评估多克隆抗体对RBD变异株的抑制能力

将20份恢复期血浆以1:100稀释,检测对RBD变异株的抑制百分比。

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
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
Expi293F细胞Thermo Fisher Scientific--
ExpiFectamine 293转染试剂盒Thermo Fisher Scientific--
Ni Excel柱GE Healthcare--
Superdex 75 Increase 10/300 pg凝胶过滤柱GE Healthcare--
DEAE SepharoseCytiva--
Superdex 200Cytiva--
MonoQCytiva--
Bio-Plex Pro磁珠Bio-Rad--
FLEXMAP 3DLuminex--
链霉亲和素R-藻红蛋白偶联物Thermo Fisher Scientific--
R-藻红蛋白生物素-XX偶联物Thermo Fisher Scientific--
抗人IgG R-藻红蛋白偶联物Southern Biotech--
TPCK胰蛋白酶----
Vero细胞ATCC--
Octet RedFortéBio--
链霉亲和素传感器FortéBio--
动力学缓冲液----
蛋白AThermo Fisher Scientific--
SARS-CoV-2刺突S1蛋白Sino Biological40591-V08H
流感血凝素Sino Biological11085-V08H
抗His标签抗体GenScriptA00174
抗SARS-CoV N抗体Rockland200-401-A50
山羊抗兔IgGAbcamab6721
TMB底物----
SAD-S35Acro Biosystems--
MM43Sino Biological40592-MM43
CR3022----

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
多重检测
RBD蛋白偶联磁珠的耦合效率,血浆或抗体的稀释浓度
阅读提示:Methods中的'Coupling of RBD proteins to magnetic multiplex beads'和'Competitive RBD variant–ACE2 multiplex inhibition assay'
微中和试验
病毒株、Vero细胞接种密度、TPCK胰蛋白酶浓度、抗体稀释
阅读提示:Methods中的'Microneutralization test'
生物层干涉测量
ACE2固定浓度、RBD系列稀释范围、结合和解离时间
阅读提示:Methods中的'Bio-layer interferometry'
预后分析
样本量、稀释度、抑制活性阈值
阅读提示:Results中的'Mapping mutations...'部分