夏宁邵教授团队:活细胞成像检测新冠病毒入胞过程的新方法

【字体: 时间:2021年01月27日 来源:生物通

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  论文报道了一种基于基因工程重组方法直接制备SARS-CoV-2病毒spike三聚体荧光探针用于活细胞成像检测新冠病毒入胞过程的新方法,可用于在常规实验室高通量评价新冠肺炎的治疗性抗体药物、小分子药物和新冠肺炎疫苗免疫产生的中和抗体。

  

厦门大学夏宁邵教授团队在Small Methods期刊在线发表了题为“Virus-Free and Live-Cell Visualizing SARS-CoV-2 Cell Entry for Studies of Neutralizing Antibodies and Compound Inhibitors”的新冠最新研究成果。该论文报道了一种基于基因工程重组方法直接制备SARS-CoV-2病毒spike三聚体荧光探针用于活细胞成像检测新冠病毒入胞过程的新方法,可用于在常规实验室高通量评价新冠肺炎的治疗性抗体药物、小分子药物和新冠肺炎疫苗免疫产生的中和抗体。

新型冠状病毒SARS-CoV-2在全球蔓延,给全球公共卫生带来严重威胁。快速研制疫苗、抗体和治疗药物成为科学界面临的重大挑战。由于SARS-CoV-2的高度传染性,采用病毒感染模型进行中和抗体及小分子抑制剂的药效评估需要在高等级生物安全实验室中进行,且常需要数天时间才能完成检测,限制了抗体和药物筛选的效率。发展快速、可视、不依赖于活病毒的新冠病毒入胞检测探针和细胞模型,对于加速新冠病毒抗体和药物的研究有重要意义。

夏宁邵教授团队通过CHO真核表达系统高效表达制备出C端融合抗酸荧光蛋白Gamillus的重组新冠病毒spike蛋白STG。STG经SEC分子筛和冷冻电镜确认呈现与天然病毒刺突高度相似的三聚体结构,且与ACE2有很高的亲和力(18.2nM)。STG具备良好的细胞相容性和荧光性质,在研究者构建的ACE2iRb3-293T细胞上能被细胞快速结合并内吞,支持one-step和wash-free条件的活细胞荧光成像和单细胞、亚细胞器水平的图像定量分析。

基于这一系统,研究者进一步开发了可定量测定感染恢复期血清、疫苗免疫血清中和抗体(入胞阻断抗体)水平的CSBT检测方法。与常需耗费一至数天时间的病毒中和试验相比,CSBT在90分钟内仅需要一步操作即可获得抗体滴度,其定量结果与活病毒中和(r=0.96)、假病毒中和试验(r=0.83)的检测结果呈高度相关。CSBT与病毒中和试验相结合,可用于高通量筛选具有高效入胞阻断作用的单克隆抗体,并解析单抗发挥中和作用的机制。

除了抗体检测评估方面的应用外,该研究发展的探针和模型还可用于筛选分析抑制新冠病毒入胞及胞内转运的小分子化合物。通过分析11种影响胞吞和内吞小体转运的小分子对假病毒感染的抑制作用和对STG内吞荧光表征的关联,研究者发现测量细胞STG内吞荧光MFI比率(STG-IFR)、STG内吞小体的平均面积(STG-IVA)和单细胞STG内吞小体平均数量(STG-IVNs)与化合物抗病毒感染效果高度相关,提示该系统可用于抗病毒小分子药物的高通量筛选。

由于该方法不涉及感染性材料,可在装备于普通实验室的自动化药筛系统上应用于大规模药物筛选。该研究发展的方法可拓展用于建立SARS-CoV、MERS-CoV等其他冠状病毒的可视化入胞模型。

作者简介:

夏宁邵,教授,博导。现为厦门大学公共卫生学院院长、国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心主任、分子疫苗学和分子诊断学国家重点实验室主任,获得国家杰出青年科学基金,入选中组部“万人计划”第一批科技创新领军人才、国家级百千万人才工程、教育部跨世纪优秀人才,兼任国家科技重大专项“艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治”总体专家组成员、国家科技计划战略咨询与综合评审特邀委员会委员、教育部科技委生物与医学学部委员、全国体外诊断产业技术创新战略联盟理事长。

长期从事生物医学应用基础研究及生物医药转化研究,在传染病防控研究方面取得了一系列成果。主持国家科技重大专项、863计划、国家科技支撑计划、国际科技合作项目、国家自然科学基金等多项国家重大重点课题,主持研制出全球首个戊肝疫苗和艾滋病、病毒性肝炎、结核、手足口病、流感等系列诊断试剂,获得1项国家一类新药(疫苗)、102项药/械证书(诊断试剂)、12项欧盟CE认证、2项世界卫生组织PQ认证。主持研制的首个国产宫颈癌疫苗(HPV 16/18)即将完成III期临床试验,首个国产尖锐湿疣疫苗(HPV 6/11)已完成II期临床试验,首个国产第二代宫颈癌疫苗(HPV九价)正在申请临床试验批件。以第一完成人获得国家科技进步二等奖(2001年)、国家技术发明二等奖(2010年)、中国专利金奖(2012年)、求是杰出科技成就集体奖(2015年)、全国创新争先奖(2017年)。累计在N Engl J Med、Lancet、Gut、Hepatology、Cell Research、PNAS等SCI刊物发表论文200余篇,2014年至2016年连续三年入选Elsevier医学领域中国高被引学者榜单。获得33项中国发明专利授权和美国、欧洲、澳大利亚、日本、韩国、印度、印度尼西亚、墨西哥、香港等九个国家/地区的24项发明专利授权。

原文标题:

Virus-Free and Live-Cell Visualizing SARS-CoV-2 Cell Entry for Studies of Neutralizing Antibodies and Compound Inhibitors

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smtd.202001031


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