Omicron BA.2.75增强的感染性和抗体逃逸特性

Characterization of the enhanced infectivity and antibody evasion of Omicron BA.2.75.

作者信息Yunlong Cao, Weiliang Song, Lei Wang, Pan Liu, Can Yue, Fanchong Jian, Yuanling Yu, Ayijiang Yisimayi, Peng Wang, Yao Wang, Qianhui Zhu, Jie Deng, Wangjun Fu, Lingling Yu, Na Zhang, Jing Wang, Tianhe Xiao, Ran An, Jing Wang, Lu Liu, Sijie Yang, Xiao Niu, Qingqing Gu, Fei Shao, Xiaohua Hao, Bo Meng, Ravindra Kumar Gupta, Ronghua Jin, Youchun Wang, Xiaoliang Sunney Xie, Xiangxi Wang
PMID36270286
发布时间2022-11-09
DOI10.1016/j.chom.2022.09.018

实验完整度

高

包含假病毒中和、SPR/BLI亲和力、热稳定性、cryo-EM结构及DMS等多层级证据,并有功能验证

主要模型

SARS-CoV-2假病毒(VSV系统) HEK293F/293T细胞表达的重组刺突蛋白和RBD Huh-7细胞 疫苗接种者/突破感染康复者血浆

重点核对

假病毒中和试验中血浆样本分组:3剂CoronaVac(n=40)、3剂CoronaVac后BA.1感染(n=50)、BA.2感染(n=39)、2剂CoronaVac后Delta感染(n=16)、3剂CoronaVac后BA.5感染(n=8) SPR和BLI实验重复次数:SPR三次、BLI两次生物学重复 热稳定性实验条件:25 μL反应体系含5 mg蛋白和5000× SYPRO Orange,25°C至99°C以1°C/min升温 cryo-EM数据收集条件:BA.2.75刺突三聚体1.2 mg/mL,pH 7.4和pH 5.5,300 kV Titan Krios,K2或K3 detector 中和试验统计:Wilcoxon符号秩检验,显著性标记*p<0.05、**p<0.01、***p<0.001

摘要

近期出现的SARS-CoV-2 Omicron亚变异株BA.2.75在印度显示出相对于流行中的BA.2.38、BA.2.76和BA.5的生长优势。然而,其感染性增强的潜在机制,尤其是与BA.5相比,仍不清楚。在此,我们显示BA.2.75对宿主受体血管紧张素转换酶2(ACE2)的亲和力显著高于BA.5和其他变异株。BA.2.75刺突的结构分析显示其热稳定性降低,并且在酸性条件下受体结合域(RBD)处于“up”构象的频率增加,提示低pH内体细胞进入增强。相对于BA.4/BA.5,BA.2.75对BA.1/BA.2突破感染康复者血浆的体液免疫逃逸减少,但对Delta突破感染康复者血浆的逃逸增加。BA.5突破感染血浆对BA.2.75的中和能力也弱于对BA.5,主要由于BA.2.75独特的中和抗体(NAb)逃逸模式。抗体治疗药物Evusheld和Bebtelovimab对BA.2.75仍然有效。这些结果提示BA.2.75可能在BA.4/BA.5之后流行,其增强的受体结合能力可能支持进一步的免疫逃逸突变。

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
BA.2.75相对于BA.5等变异株感染性增强的机制及其体液免疫逃逸特征尚不清楚,需评估其受体结合亲和力和免疫逃逸能力。
核心机制
BA.2.75刺突通过R493R回复突变增加与ACE2的氢键,提高受体亲和力;其刺突在酸性pH下RBD“up”构象频率增加且热稳定性改变,提示增强低pH内体细胞进入途径。
主要证据
SPR显示BA.2.75 RBD对hACE2亲和力比其它Omicron变异株高4-6倍;cryo-EM显示pH 5.5下单RBD-up构象占主导;假病毒中和试验显示BA.2.75对BA.5突破感染血浆的中和滴度降低约4倍,且对Delta康复者血浆逃逸强于BA.4/BA.5。
研究意义
结果提示BA.2.75可能在BA.4/BA.5之后流行,其增强的受体结合能力可能支持进一步的免疫逃逸突变,需密切监测BA.2.75及其亚变异株的传播。

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

受体结合亲和力测定

比较BA.2.75 RBD与hACE2的结合亲和力,并解析关键突变贡献。

用SPR测定BA.2.75等Omicron亚变异株及早期VOC的RBD与hACE2的亲和力;对BA.2.75 RBD进行单点回复突变(H339D、S446G、K460N、Q493R)并测定亲和力;测定BA.2+N460K RBD亲和力。

2

刺突蛋白结构解析

解析BA.2.75刺突三聚体在中性和酸性pH下的构象,以及与人ACE2、抗体S309和XG2v024的复合物结构。

用cryo-EM测定BA.2.75 S-trimer在pH 7.4和pH 5.5下的结构,以及与hACE2、S309 Fab、XG2v024 Fab的复合物结构。

3

热稳定性评估

比较BA.1、BA.2、BA.2.12.1、BA.2.75和BA.5刺突及RBD的热稳定性。

用thermofluor稳定性实验检测刺突蛋白在pH 7.4和pH 5.5下的熔解温度,以及RBD在pH 7.4下的稳定性。

4

假病毒中和试验评估体液免疫逃逸

评估疫苗接种者及不同变异株突破感染康复者血浆对BA.2.75等变异株的中和能力。

用VSV假病毒系统包装SARS-CoV-2变异株刺突,与系列稀释血浆或抗体孵育后感染Huh-7细胞,检测荧光素酶活性计算NT50或IC50。

5

治疗性抗体及单克隆抗体中和活性测定

评估14种NAb药物及不同表位组NAb对BA.2.75的中和活性。

用假病毒中和试验测定NAb药物和单克隆抗体对BA.2.75、BA.2.76、BA.2.38等的IC50,并用BLI测定S309与RBD的亲和力。

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
Dulbecco改良Eagle培养基HycloneSH30243.01
胎牛血清Gibco10099141C
青霉素-链霉素溶液Gibco15140122
0.25%胰蛋白酶-EDTAGibco25200072
G∗ΔG-VSV假病毒KerafastEH1020-PM
D-荧光素试剂PerkinElmer6066769
Superose 6 Increase 10/300 GL层析柱Cytiva29091596
Superdex 200 Increase 10/300 GL层析柱Cytiva28990944
SYPRO Orange蛋白凝胶染料Thermo FisherS6650
Protein A生物传感器Octet18-5010
CM5生物传感器芯片CytivaLot# 10310113
Ficoll分离液Cytiva17-1440-03
HEK293F细胞Thermo Fisher11625019
Huh-7细胞Japanese Collection of Research Bioresources [JCRB]0403

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
假病毒中和试验
血浆样本分组及样本量:3剂CoronaVac(n=40)、3剂CoronaVac后BA.1感染(n=50)、BA.2感染(n=39)、2剂CoronaVac后Delta感染(n=16)、3剂CoronaVac后BA.5感染(n=8);中和试验至少两次生物学重复
阅读提示:Methods“Pseudovirus neutralization assay”及Figure 5 legend
SPR和BLI亲和力测定
SPR实验重复三次;BLI实验重复两次;CM5芯片固定hACE2;Protein A传感器固定S309
阅读提示:Methods“Surface plasmon resonance”和“Bio-layer interferometry”;Figure 2 legend
热稳定性实验
反应体系25 μL含5 mg蛋白和5000× SYPRO Orange;升温25°C至99°C,1°C/min;刺突蛋白pH 7.4和5.5,RBD仅pH 7.4
阅读提示:Methods“Determination of thermal stability”;Figure 3F和4C legend
cryo-EM数据收集
BA.2.75 S-trimer浓度1.2 mg/mL(pH 7.4和5.5);复合物浓度1.0 mg/mL;300 kV Titan Krios,K2或K3 detector;总剂量60 e− Å−2,32帧,defocus -1.5至-2.7 μm
阅读提示:Methods“Cryo-EM sample preparation and data collection”;Table S1
深度突变扫描(DMS)
基于酵母展示的DMS实验条件及表位分组标准:文中未明确说明具体实验条件
阅读提示:Methods未详述,需参考引用的DMS文献及Table S3