嵌合RBD纳米颗粒诱导的交叉反应性抗体：应对SARS-CoV-2变异与跨物种传播的广谱免疫策略

这篇研究通过开发展示8种不同SARS样β冠状病毒（sarbecovirus）受体结合域（RBD）的嵌合纳米颗粒（mosaic-8b RBD-NPs），成功诱导出针对保守RBD表位的交叉反应性单克隆抗体（mAbs）。研究利用单细胞筛选技术从免疫兔中分离出可中和SARS-CoV-2变异株及动物源sarbecovirus的mAbs，其效力媲美当前唯一FDA批准的临床抗体Pemgarda。冷冻电镜（cryo-EM）和深度突变扫描（DMS）揭示了抗体靶向的保守表位特征，并发现兔与人类免疫系统可通过不同基因片段（如D基因）实现相似的抗原识别模式，为广谱抗病毒治疗提供了新策略。

　　

嵌合RBD纳米颗粒诱导的交叉反应性抗体研究

Significance
SARS-CoV-2变异株和潜在动物源sarbecovirus持续威胁人类健康。研究提出通过嵌合RBD纳米颗粒免疫动物，聚焦于保守RBD表位的交叉反应性单克隆抗体（mAbs）的诱导与筛选策略。结果显示，尽管兔与人类的抗体基因片段存在差异（如兔缺乏人类D基因片段IGHD3-22），两者仍能通过不同机制实现相似的抗原识别模式，凸显哺乳动物抗体库的灵活性，为利用动物模型开发治疗性抗体提供了理论支持。

Abstract
广谱免疫应答是应对病毒进化与逃逸的关键。研究团队设计了一种随机展示8种sarbecovirus RBD的60聚体纳米颗粒（mosaic-8b RBD-NPs），其免疫不仅能保护动物免受匹配病毒攻击，对非匹配病毒也表现出交叉保护。从免疫兔中分离的mAbs可中和包括Omicron在内的SARS-CoV-2变异株及多种动物源sarbecovirus，部分抗体效力与Pemgarda相当。通过DMS、体外逃逸筛选和冷冻电镜结构解析，证实这些抗体靶向RBD的保守表位（如class 4和class 1/4表位），且兔mAbs的CDRH3中YY基序与人类mAbs的IGHD3-22衍生YYDxxG基序功能相似，尽管两者基因来源不同。

Results

Mosaic-8b RBD-NPs Elicit Cross-Reactive Abs
研究通过SpyCatcher-SpyTag系统将8种sarbecovirus RBD（涵盖clade 1a/1b/2）随机展示于60聚体纳米颗粒，而对照仅展示SARS-2 Beta RBD。单细胞筛选显示，嵌合免疫兔的B细胞对匹配和非匹配RBD的交叉结合率显著高于同型免疫组（如结合≥6种RBD的B细胞比例提升3倍）。从48个B细胞中成功克隆14个RBD结合mAbs，其中M8b-B1、M8b-B9和M8b-C9对所有测试的sarbecovirus RBD结合EC₅₀值低于0.1 μg/mL。

Rabbit mAbs Are Broadly Cross-Reactive
竞争ELISA将12个mAbs分类为class 2（M8b-B8）、class 4（M8b-A10）、class 5（M8b-B1等）、class 1/3（M8b-C10）和class 1/4（M8b-C9）。假病毒中和实验显示，class 4抗体M8b-A10和class 1/4抗体M8b-C9对SARS-2变异株（包括XBB.1.5）及动物源病毒（如RaTG13）均具强中和活性，且M8b-C9对clade 2病毒（如Khosta-2）的结合能力优于Pemgarda。

DMS Reveals Multiple RBD Epitopes
DMS分析揭示：M8b-A10（class 4）的逃逸突变集中于RBD残基K378和G413；M8b-B1（class 5）逃逸依赖糖基化位点插入（如R357N）；M8b-C10（class 1/3）则与Pemgarda共享逃逸位点（如P499Q）。这些结果与结构分类高度一致。

3D Structures Rationalize mAb Properties
冷冻电镜解析的Fab-刺突复合物结构显示：

• M8b-A10（class 4）结合up态RBD，表位与人类CR3022重叠，涉及保守残基K378和G413。
• M8b-C9（class 1/4）通过CDRH3的Y98_VH-Y99_VH基序与RBD β-片层形成氢键，模拟人类YYDxxG抗体的结合模式。
• M8b-B8（class 1）和M8b-C10（class 1/3）分别与Pemgarda共享RBD残基Q493和P499，但仅M8b-B8直接靶向Q493——该位点突变可导致Pemgarda失效。

Cross-Species Class 1/4 mAb Features
尽管兔缺乏人类IGHD3-22基因，M8b-C9通过CDRH3的YY基序实现了与人类YYDxxG抗体（如COVA1-16）相似的RBD识别。结构比对发现，仅单个酪氨酸（如C118的YT基序）即可介导保守的β-片层延伸，表明免疫系统可通过基因片段重组或N区添加等机制趋同进化出相似表位识别模式。

Selection Reveals Functional Escapes
体外逃逸实验显示：

• M8b-A10压力下，SARS-2和SARS-1分别出现K378Q和G400R突变；
• M8b-C9选择出G413R（SARS-2）和D414V（SARS-1），这些位点在天然病毒中突变频率极低（<0.03%），提示保守表位逃逸可能牺牲病毒适应性。

Discussion
嵌合RBD纳米颗粒免疫结合多抗原筛选策略，可高效诱导靶向保守表位的广谱中和抗体。研究证实动物模型（如兔）能产生与人类mAbs功能等效的抗体，且通过结构指导的人源化改造可加速治疗性抗体开发。针对class 4/1/4表位的抗体（如M8b-C9）对当前变异株和潜在跨物种传播病毒具有突出优势，为下一代通用冠状病毒疫苗和抗体鸡尾酒疗法设计提供了重要依据。