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为探究野生型 SARS-CoV-2 感染引发的 NIEAs 对新兴 Omicron 变异株感染性的影响，研究人员开展相关研究。结果发现这些 NIEAs 不能增强 Omicron 变异株感染性。该研究有助于评估变异株感染风险，为抗体和疫苗研发提供参考，值得科研人员一读。
新冠病毒感染增强抗体的探索之旅
在过去的几十年里，高致病性人类冠状病毒（CoV）频繁引发全球性的公共卫生紧急事件。2003 年的严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV）、2012 年的中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV），以及自 2019 年底开始肆虐全球的严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 型（SARS-CoV-2），都给全球经济和公众健康带来了巨大威胁。其中，SARS-CoV-2 的传播速度和传染性更是超过了前两者，它能侵袭包括心脏、肾脏和胃肠道等多个器官，给人类健康带来了极大挑战。
SARS-CoV-2 是一种包膜 RNA 病毒，其结构蛋白中的刺突蛋白（spike protein）在病毒感染宿主细胞的过程中起着关键作用。刺突蛋白可分为 S1 和 S2 亚基，S1 亚基负责与人体细胞表面的血管紧张素转化酶 2（ACE2）受体结合，S2 亚基则对于病毒与宿主细胞膜的融合至关重要。针对刺突蛋白不同区域的抗体，在阻止病毒感染方面发挥着不同的作用。比如，靶向受体结合域（RBD）的抗体，像 SA55，能够通过破坏病毒与 ACE2 受体的相互作用来阻止病毒进入宿主细胞；而靶向 N 端结构域（NTD）的抗体，有的可以干扰病毒与受体的结合过程，例如 BLN12 能抑制 NTD 与 C 型凝集素受体的相互作用，从而抑制 SARS-CoV-2 感染。
然而，并非所有针对 NTD 的抗体都能起到抑制病毒感染的作用。部分由野生型（WT）SARS-CoV-2 初次感染引发的 NTD 特异性单克隆抗体（mAbs），在体外实验中竟然能够促进病毒进入靶细胞，这类抗体被称为 NTD 靶向感染增强抗体（NIEAs）。之前的研究发现，NIEAs 主要通过二价结合刺突蛋白的 NTD，促进病毒与 ACE2 受体的结合，进而增强病毒感染。但以往对 NIEAs 的研究大多局限于其对原始毒株的感染增强作用，随着 SARS-CoV-2 不断变异，出现了众多如 Alpha、Delta、Omicron 等变异株，其中 Omicron 变异株更是包含了大量突变，人们并不清楚这些 NIEAs 是否还能增强这些高度变异毒株的感染性。这一未知情况给疫情防控和疫苗、抗体研发带来了很大的不确定性，因此，研究 NIEAs 对不同变异株的影响迫在眉睫。
为了解开这些谜团，研究人员在《Virology Journal》上发表了题为 “Wild-type SARS-CoV-2 infection-elicited N-terminal domain-targeting infection-enhancing antibodies do not enhance the infectivity of Omicron variants” 的论文。他们通过一系列实验研究，得出了重要结论：从 3 名感染野生型 SARS-CoV-2 的康复者体内鉴定出 9 种新型 WT-NIEAs，这些抗体的感染增强活性依赖于与刺突蛋白间 NTD 的二价结合，而非 Fc 区域的相互作用；并且这些 WT-NIEAs 不能增强包括 BA.2.86 和 JN.1 在内的 Omicron 变异株的感染性，原因是变异株 NTD 的抗原性发生了改变。这一研究成果对于评估未来出现的变异株感染增强风险具有重要意义，为疫苗和抗体的研发提供了关键信息。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们通过蛋白质纯化技术获取所需的蛋白质；利用抗体制备技术得到实验所需的抗体及抗体片段；采用酶联免疫吸附测定（ELISA）和竞争酶联免疫吸附测定来检测抗体的结合能力和竞争结合情况；通过包装和检测 SARS-CoV-2 假病毒，进行假病毒感染实验以评估抗体的感染增强能力；运用流式细胞术分析抗体与细胞表面蛋白的结合；借助基因分析程序对单克隆抗体进行基因家族分析；使用表面等离子共振（SPR）技术测量抗体的结合亲和力；最后，通过统计分析来确定实验结果的显著性。
下面来看看具体的研究结果。
- 九种由 WT SARS-CoV-2 感染引发的 NTD 靶向感染增强抗体：研究人员从之前分离的一系列 SARS-CoV-2 刺突特异性 mAbs 中筛选，发现来自 3 个人（P2、P5 和 P10）的 9 种非中和性 mAbs 能明显增强 SARS-CoV-2 假病毒对 HEK293T-hACE2 细胞的感染，分别命名为 P2S-2A5、P5-1B4 等。进一步研究发现，这 9 种 mAbs 都能与 SARS-CoV-2 刺突的 NTD 结合，确定它们为 NIEAs。研究还以 P10S-1D9 为例，将其消化为不同抗体片段进行实验，结果表明二价抗体与 NTD 的结合是体外增强 SARS-CoV-2 感染所必需的，而不是抗体 Fc 区域与下游效应细胞上 Fcγ 受体的相互作用。这就像是找到了开启病毒感染增强 “大门” 的特殊 “钥匙”，原来是二价抗体与 NTD 的结合在起关键作用。
- 9 种 NIEAs 与可溶性 NTD 蛋白的结合亲和力各异：研究人员构建、表达并纯化了可溶性 WT SARS-CoV-2 刺突三聚体和 NTD 蛋白，通过 ELISA 和 SPR 分析发现，9 种 NIEAs 与细胞表面表达的 NTD、可溶性刺突三聚体和可溶性 NTD 蛋白的结合模式和亲和力各不相同。比如 P5-1B4 等 6 种 NIEAs 与 NTD 有较强的结合亲和力，而 P2S-2A5 亲和力较弱，P10S-2E8 和 P5S-1D12 则无法通过 SPR 检测到与可溶性 NTD 蛋白的结合。这说明 NIEAs 在识别抗原时，就像不同的人对不同事物的喜好程度不同一样，它们在抗体 - 抗原界面上具有多样化的识别特征。
- 9 种 NIEAs 的基因分析：利用 IMGT/V-QUEST 程序分析 9 种 NIEAs 和 4 种之前报道的对照 NIEAs 的可变基因，结果显示这些 NIEAs 的重链来自多个种系基因，如 IGHV1-24、IGHV1-69 等，而轻链均来自 kappa 种系基因，且重链和轻链的体细胞超突变（SHMs）相对较低。这表明在 SARS-CoV-2 NIEAs 中，公共克隆现象并不常见，反映了人类抗体反应的复杂性和多样性，就像每个人的指纹一样，NIEAs 的基因组成也各有特点。
- 9 种 NIEAs 对一系列 SARS-CoV-2 变异株的交叉反应性：为评估 9 种 WT-NIEAs 对后续变异株的交叉反应性，研究人员制备了 15 种假病毒变异株，进行感染实验。结果发现，在 Omicron 变异株出现之前，大多数 NIEAs 能明显增强 SARS-CoV-2 变异株的感染性，其中 Kappa 和 Delta 变异株尤为敏感；但对于包括 BA.2.86 和 JN.1 在内的 Omicron 变异株，这些 NIEAs 则无法增强其感染性。通过 ELISA 和流式细胞术分析发现，这是因为 NIEAs 几乎完全丧失了与 Omicron 变异株刺突蛋白的结合能力。这就好比变异株改变了自己的 “外貌”，让 NIEAs 无法再 “认出” 它们，从而失去了增强感染的能力。
- 影响 NIEAs 识别的关键氨基酸残基：研究人员通过竞争 ELISA 和构建一系列单点突变假病毒等实验，确定了 SARS-CoV-2 感染增强抗体识别的是 NTD 上的重叠表位。并且发现，P9L、T19A、D80A 等突变对 NIEAs 的感染增强活性影响较小，而 64、66、136 等位置的突变则会导致大多数 NIEAs 失去感染增强活性。结构分析还表明，213 - 215 区域可能是影响抗体介导感染增强的关键位点。这就像是找到了 NIEAs 识别变异株的 “密码锁” 上的关键密码，了解这些对于预测 NIEAs 对未来变异株的影响至关重要。
综合研究结果和讨论部分，这项研究具有多方面的重要意义。NTD 作为 SARS-CoV-2 刺突蛋白的关键结构成分，针对它的抗体具有复杂的作用。NIEAs 介导的感染增强机制与传统的抗体依赖增强（ADE）不同，它不依赖 Fc 受体，且在小鼠或猕猴模型中未发现其具有体内 ADE 作用，但可能具有其他 Fc 受体介导的效应功能。此次研究不仅鉴定出 9 种新型 NIEAs，还对其感染增强活性、结合模式、基因使用等进行了全面分析，大大扩充了 NIEAs 的抗体库。同时，研究发现 WT-NIEAs 对 Omicron 变异株无感染增强作用，这在一定程度上减轻了人们对于抗体和疫苗开发的担忧。不过，研究也存在一些局限性，如使用的假病毒系统与真实病毒感染可能存在差异，未来还需使用活病毒进行更全面的研究，并且 SARS-CoV-2 变异株是否能诱导产生 NIEAs 以及二价结合触发 RBD 构象变化的准确机制等问题，仍有待进一步探索。但无论如何，这项研究为我们深入了解 SARS-CoV-2 感染增强抗体提供了重要的依据，为后续的疫情防控和相关研究指明了方向，就像在黑暗中点亮了一盏明灯，让我们在抗击新冠病毒的道路上又前进了一步。
