单克隆抗体保护老年恒河猴免受SARS-CoV-2诱导的免疫激活和神经炎症

Monoclonal antibodies protect aged rhesus macaques from SARS-CoV-2-induced immune activation and neuroinflammation.

作者信息Anil Verma, Chase E Hawes, Yashavanth Shaan Lakshmanappa, Jamin W Roh, Brian A Schmidt, Joseph Dutra, William Louie, Hongwei Liu, Zhong-Min Ma, Jennifer K Watanabe, Jodie L Usachenko, Ramya Immareddy, Rebecca L Sammak, Rachel Pollard, J Rachel Reader, Katherine J Olstad, Lark L Coffey, Pamela A Kozlowski, Dennis J Hartigan-O'Connor, Michel Nussenzweig, Koen K A Van Rompay, John H Morrison, Smita S Iyer
PMID34706272
期刊Cell Rep
发布时间2021-11
DOI10.1016/j.celrep.2021.109942

实验完整度

高

包含体外中和实验、恒河猴模型、组织病理、流式细胞术、蛋白组学等多层级验证,证明mAb阻断病毒复制、炎症和神经免疫激活。

主要模型

老年2型糖尿病恒河猴 SARS-CoV-2感染模型 体外假病毒中和实验(HT1080/ACE2细胞) 肺、淋巴结、脑脊液等组织样本

重点核对

mAb剂量:20 mg/kg,静脉注射,感染前3天给药 病毒株:SARS-CoV-2 2019-nCoV/USA-WA1/2020,2.5×10^6 PFU,鼻内和气管内接种 动物分组:RBD mAb组(n=4)和对照mAb组(n=4),均为老年糖尿病雌性恒河猴 检测时间点:感染后第3天和第7天,第7天尸检 主要终点:病毒RNA(sgRNA、gRNA、vRNA)和病毒滴度、组织病理、T细胞活化(Ki-67+PD-1+)、脑脊液细胞分析

摘要

抗病毒单克隆抗体(mAb)治疗可能为高风险人群(如糖尿病患者和老年人)提供即时的短期免疫保护,但关于其在这些人群中疗效的数据有限。我们证明,预防性mAb治疗可阻断老年2型糖尿病恒河猴上呼吸道和下呼吸道的病毒复制。mAb输注显著抑制了SARS-CoV-2介导的干扰素诱导趋化因子和T细胞活化,显著减少间质性肺炎的发生。此外,mAb输注显著抑制了SARS-CoV-2诱导的效应CD4 T细胞向脑脊液流入的3倍以上增加。我们的数据表明,对高风险人群预防性施用中和mAb可能减轻SARS-CoV-2暴露的不良炎症后果。

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
预防性中和单克隆抗体能否保护老年糖尿病恒河猴免受SARS-CoV-2感染及其引起的免疫激活和神经炎症?
核心机制
中和mAb通过阻断病毒复制,减少病毒抗原介导的先天免疫激活(如趋化因子CXCL9/10/11),从而降低T细胞活化和效应T细胞向脑脊液迁移。
主要证据
在老年糖尿病恒河猴中,mAb预防性给药导致上呼吸道、下呼吸道及肺组织病毒RNA和感染性病毒显著减少,间质性肺炎减轻,淋巴结Tfh细胞活化降低,脑脊液中Ki-67+CD4 T细胞增加受到抑制。
研究意义
研究表明预防性中和抗体可减轻高风险人群(如老年人)中SARS-CoV-2感染的不良炎症后果,包括肺部、全身和中枢神经系统,可能减少不良临床结局。

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

mAb预防性给药与病毒攻毒模型

评估预防性中和mAb对老年糖尿病恒河猴的保护作用

8只老年糖尿病恒河猴,随机分为RBD mAb组(n=4)和对照mAb组(n=4),感染前3天静脉注射mAb(20 mg/kg),随后感染SARS-CoV-2(2.5×10^6 PFU)。

2

病毒复制检测

定量检测上、下呼吸道的病毒RNA和感染性病毒,评估mAb对病毒复制的阻断效果

通过qRT-PCR检测鼻拭子、支气管肺泡灌洗液、肺组织和淋巴结中的sgRNA、gRNA和vRNA,并通过蚀斑试验检测感染性病毒。

3

组织病理学评估

评估肺部炎症和组织损伤,比较mAb组和对照组的间质性肺炎程度

对肺组织进行H&E染色和免疫荧光染色,分析炎症细胞浸润和SARS-CoV-2 N蛋白表达。

4

免疫细胞激活分析

检测外周血、淋巴结和肺组织中T细胞活化状态,评估mAb对免疫激活的影响

通过流式细胞术分析全血、脾脏、肝脏和淋巴结中T细胞的Ki-67、PD-1、CD69等标志物,以及CD4、CD8亚群。

5

脑脊液免疫分析

评估SARS-CoV-2感染对脑脊液免疫细胞的影响和mAb的保护作用

收集CSF,进行细胞计数和流式细胞术分析,检测T细胞亚群和激活标志物,并进行蛋白组学分析炎症因子。

6

系统炎症标志物检测

检测血浆中炎症趋化因子和自身抗体,评估全身性炎症反应

通过Olink平台检测血浆中炎症蛋白(CXCL9、CXCL10等),并ELISA检测抗核抗体和抗磷脂抗体。

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。

验证病毒复制抑制
验证免疫激活变化
验证炎症蛋白表达
验证自身抗体反应

产品清单

实验环节名称品牌货号
C135-LS----
C144-LS----
3BNC117----
SARS-CoV-2 2019-nCoV/USA-WA1/2020BEI ResourcesNR-52352
Quick-RNA病毒试剂盒Zymo Research--
QIAzol试剂QIAGEN--
RNeasy小量试剂盒QIAGEN--
TaqMan基因表达分析Thermo Fisher ScientificRh02832197_gH
QuantStudio 12K Flex实时PCR仪Applied Biosystems--
Vero-81细胞----
BD FACSymphony流式细胞仪BD Biosciences--
BD LSR Fortessa流式细胞仪BD Biosciences--
蔡司Imager Z1显微镜Carl Zeiss Inc.--
荧光素酶细胞裂解试剂PromegaE1531
Nano-Glo荧光素酶检测系统Promega--
猴抗核抗体ELISA试剂盒MyBioSourceMBS749189
猴抗磷脂抗体ELISA试剂盒MyBioSourceMBS738451
CellTrace Violet细胞增殖试剂盒Thermo Fisher ScientificC34557
非人灵长类T细胞活化/扩增试剂盒Miltenyi Biotec130-092-919
Piccolo生物化学Plus盘Abbott--
Piccolo Xpress生化分析仪Abbott--

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
动物模型与分组
动物年龄、性别、糖尿病诊断、合并症(高血压等)、体重、血糖控制情况
阅读提示:STAR Methods: Experimental model and subject details
抗体给药
抗体克隆(C135-LS和C144-LS)、剂量(20 mg/kg)、给药时间(感染前3天)、给药途径(静脉注射)、给药速率
阅读提示:STAR Methods: Monoclonal antibodies and administration
病毒攻毒
病毒株(WA1)、剂量(2.5×10^6 PFU)、接种途径(鼻内和气管内)、接种体积
阅读提示:STAR Methods: Virus and inoculations
病毒载量检测
引物和探针序列、RNA提取方法、qRT-PCR条件、LOD
阅读提示:STAR Methods: Virology
免疫细胞分析
流式抗体克隆和荧光标记、细胞处理步骤、门控策略
阅读提示:STAR Methods: Flow cytometry and immunofluorescent staining
脑脊液采集与分析
CSF采集量、细胞分离方法、蛋白组学分析平台
阅读提示:STAR Methods: Specimen collection and processing