SARS-CoV-2 Beta 变异感染会引发有效的谱系特异性和交叉反应性抗体.docx

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1、SARS-CoV-2 Beta变异感染会引发有效的谱系特异性和交叉反应性抗体抽象的关注的SARS-CoV-2 Beta变体(VOC)抵抗来自C0V1D-19患者和接种疫苗的个人的主要类别抗体的中和。在这里，Beta感染患者的血清显示野生型病毒的交叉中和作用降低。从这些患者中，我们分离出Beta特异性和交叉反应性受体结合域(RBD)抗体。Beta特异性源于VOC特异性克隆型的募集以及Beta和Omicron中存在的突变适应于通常对这些突变敏感的主要抗体类别。Beta引发的交叉反应抗体与野生型引发的抗体共享遗传和结构特征，包括针对RBD脊的公共VH1-58克隆型。在C0VTD-19大流行期间，出现

2、了多个SARS-CoV-2谱系，包括定义为关注变体(VOC)的谱系,例如Alpha (也称为谱系B.1.1.7)、Beta(B. 1. 351) )、Gamma (P. 1) Delta (B. 1. 617. 2)和最近的 Omi cron(B. 1.1. 529) o VOC与感染原始菌株的已接种疫苗和恢复期个体的血清的传播性、毒力或抗中和性增加有关(/ -。这些不同的谱系在刺突蛋白中携带多种突变，其中一些突变位于受体结合域(RBD)内，尤其是残基K417、L452、T478、E484和N50k N501Y等一些突变与增强与血管紧张素转换酶2(ACE2)的结合有关，这在很大程度上推动了包含

3、这些突变的VOC的全球传播(?。然而，随着通过自然感染或疫苗接种提高免疫力，抗体逃逸在新兴VOC中将变得更加重要。在鉴定SARS-CoV-2变体之前，许多研究已经调查了C0VID-19患者的RBD抗体，我们将这些抗体称为野生型抗体。野生型RBD抗体显示出对不同表位的优先反应，并富含特定抗体种系基因的募集，其中最突出的是VH3-53和密切相关的VH3-66,以及VH1-2 ( 8 , 9) o野生型RBD mAb的结构和功能分类表明，来自这三个富集的种素基因的mAb形成了两大类受体结合位点(RBS) mAb,其结合和中和活性取决于K417或E484(9 ,10 )o这些关键残基(K417N和E4

4、84K)的突变与N501Y 一起是Beta的标志(2并且很大程度上解释了来自接种疫苗和恢复期个体的血清对这种VOC的中和活性除力(1-6、11、12) o在前四种VOC (Alpha到Delta)中，Beta对野生型诱导血清的中和作用表现出最高的抗性(”)，表明其抗原性存在显着差异(”)。第一份报告表明，与Beta共享K417N和N501Y并在第三个关键残基(E484A)处携带不同突变以及34个进一步的尖峰突变的Omicron对野生型诱导血清的中和作用表现出更高的抗性()。虽然位置K417和E484的突变影响RBD的抗原性，但对Beta感染引发的抗体反应知之甚少。例如，尚不清楚靶向RBD Be

5、ta的抗体是否与野生型抗体共享特定种系基因的优先募集，以及VOC定义突变K417N和E484K是否可以适应公共抗体类别的规范结合模式，如VH3-53/ VH3-66抗体。因此，我们着手探索Beta感染个体中针对RBD的抗体反应的遗传、功能和结构特征。我们确定了来自德国和奥地利三个大都市地区的40名感染SARS-CoV-2 Beta的个体（表S1）,并在他们首次SARS-CoV-2 RT-PCR检测呈阳性后38.6 19.2天收集了血清。40名患者中有37名患者的IgG与野生型核衣壳蛋白、野生型刺突蛋白或这两种蛋白结合，并且对RBD Beta的反应性比对野生型RBD的反应性更强（图SIA） o与

6、野生型RBD相比，患者血清对ACE2与RBDBeta结合的抑制程度也更大（图S1B和表SI） o在另外的市售ELTSA中证实了对野生型尖峰S1的反应性；然而，根据制造商的临界值，40个样本中只有23个检测呈阳性（图SI、C和D） o在斑块减少中和试验（PRNT）中，5a ）在1:20或更高的稀释度（图1A ）。相比之下，40份血清中只有11份中和了野生型病毒（图IB） o对两种分离株的中和活性适度相关（图S1E）,与Beta相比，对野生型病毒的中和活性降低了约20倍（图1C和图S1F） o据报道，在恢复期和接种疫苗的个体对野生型RBD产生免疫反应后会产生相反的效果（2 ）,其中%感-。4-2

7、Beta的中和作用与野生型病毒相比降低了约8至约14梧I上名）。在针对Beta的中和抗体与相对于第一次阳性PCR测试的样本采集时间点之间没有发现正相关（图SIG） o针对Beta的中和抗体与年龄适度相关（图S1H）,但未观察到统计学上显着的性别差异（图S1I）。总的来说，这些数据表明，来自Beta感染患者的血清与野生型SARS-CoV-2的交叉反应性降低，因此在使用野生型抗原时会影响诊断性抗体测试，并增加了定义保护性抗体滴度阈值的概念的复杂性。SARS-CoV-2 Beta口 SARS-CoV-2 wildtype (Munich isolate)20.4xSerum Dilution (1:

8、X)Serum Dilution (1:X)图lo感染SARS-CoV-2 Beta后个体血清的真正病毒中和。（A和B）使用指定的真实病毒的噬菌斑减少中和测定法测量感染SARS-CoV-2 Beta变体的患者血清的中和活性。结果以指定血清稀释度下斑块数量的减少给出。患者SAI和SA2的抗体反应最强，分别以红色和蓝色突出显示。显示了重复测量的方法。低于零的值表示没有斑块减少。（C）根据真实病毒PRNT曲线的曲线下面积（AUC）计算,针对SARS-CoV-2 Beta和野生型SARS-CoV-2的中和活性的变化显示在（A）和（B）中。平均倍数变化显示在p值上方。使用具有双尾p值的Wilcoxon配

9、对符号秩检验进行统计分析。查看器中打开为了研究RBD Beta和野生型RBD之间在SARS-CoV-2 Beta感染引起的mAb水平上的反应性差异的影响，我们从我们队列中12名供体的外周血中分离出CD19 CD27 记忆B细胞使用重组RBD Beta探针进行荧光激活细胞分选（图S2、A和B） o使用单细胞1g基因测序（” , 16 ）,我们从IgGmAb中获得了 289对功能性重（IGH）和轻（IGL）链序列（表S2）。序列分析显示，与来自健康、未感染个体（包括VH1-58、VH3-30、VH4-39和VH3-53）的mAb相比，某些基因富集，说明某些VII基因的优先募集（鹭2A ） ）、VH

10、-JH基因组合（图S3A）和可变轻链基因（图S3B）。对于VH1-58和VH3-53等一些基因，之前已在CoV-AbDab中发现了富集，这是一个已发表的SARS-CoV-2 mAb数据库（g , 互）。我们证实了 CoV-AbDab中所有人类野生型RBD mAb的这一发现（图2A）。与野生型SARS-CoV-2感染的报告一致（” - 亚），我们队列的mAb中的体细胞超突变（SHM）计数通常较低（图S3C）。总之，这些发现支持在不同供体的抗体反应之间以及在针对Beta病毒和野生型病毒引发的抗体反应之间保留某些抗体序列特征。因此，我们将Beta感染后的抗体序列与所有先前发表的野生型RBD inAb

11、进行了比较，并确定了两个数据集之间共享的几个克隆型（园），其中一些存在于我们研究的多个患者中（图2C） o因此，针对RBD Beta和野生型RBD的抗体子集集中在特定种系基因的募集上。VH frequency (%)wildtype (Cov-AbDab)Highlighted ClonotypesCS44CS76CS89VH1-58/JH3VK3-20/JK1VH3-13/JH6VK1-39/JK3VH3-53/JH6VK3-20/JK5CS103CS163VH3-13/JH2VK1-39/JK3VH4-39/JH4VL2-8/JL2Beta (this study)图2 Beta引发抗体的

12、种系基因使用和克隆型分析（A）将本研究中289种RBD Beta IgG mAb的VH基因使用（红色）与96项先前发表的研究中的1037种野生型RBD mAb （蓝色，CoV-AbDab）进行比较（ZZ）。每个VH基因编码的mAb的频率显示为条形。将指定的VH基因的富集与健康个体（豆）进行比较，其中倍数富集显示为条形旁边的数字。在健康个体（31 ）中未报告的VH基因频率以星号（*）显示。仅显示CoV-AbDab中频率至少为2%的VH基因，并且VH基因在CoV-AbDab中按频率排序。（乙）Circos图显示了来自本研究（Beta）的289种IgG mAb与来自96项研究（ZZ）的1037种先前

13、发表的对RBD （野生型）反应的人类mAb之间的关系。互连线显示两个数据集之间共享的克隆型，如在Ig重链和轻链上使用相同的V和J基因所定义。外圆边界处的细黑线表示相应数据集中的扩展克隆型。（C） Circos图显示了本研究中按患者分组的289种IgGmAbo相互连接的彩色线表示在不止一名患者中发现的克隆型。外圆边界处的小黑角表示一名患者体内的克隆扩展克隆。（B）和（C）彩色互连线描绘了在我们队列中不止一名患者中发现的克隆型。在查看器中打开然而，在我们的研究中发现的其他基因富集如VH4-39尚未在CoV-AbDab mAb中发现（豆2P ，这说明抗体对不同RBD的反应同时存在差异。引人注目的是，

14、VH1-2是导致RBD抗体对野生型SARS-CoV-2反应的最常见基因之一，在我们的数据集中显着减少（图2A和表S2）,这与VH1-2 mAb的依赖性一致在E484 （，）上。VH3-53/VH3-66抗体以两种典型结合模式与野生型RBD结合，分别涉及残基K417和E484；这些抗体的结合和中和受到RBDBeta中K417N和E484K突变的强烈影响（g , 21）,因此，我们假设在Beta感染后VH3-53/VH3-66 mAb的募集同样疵少。令人惊讶的是，我们发现了 15个VH3-53/VH3-66 mAb,尽管与CoV-AbDab数据集相比频率降低（4. 7%对19.4%）,但与健康供体

15、相比频率仍然增加（园叁），因此表明非规范的结合模式或这些突变适应已知的结合模式。为了确定SARS-CoV-2 Beta引发的抗体的结合特性，我们选择了具有代表性的mAb进行表达（表S2）。我们鉴定了 81种与RBD Beta具有强结合力的mAb（表S3） o其中，44个显示出与野生型RBD相当的结合，被认为是交叉反应性mAb,而37个mAb不结合野生型RBD,被认为是Beta特异性的。Beta特异性和交叉反应性抗体之间的V基因SUM. CDR I13/L3疏水性和ACE2结合抑制没有差异（图S4, A到C）,但交叉反应性抗体的CDR H3略短/L3,以及它们的CDR H3的较低等电点（图S4、D和E）。Beta特异性和交叉反应性mAb之间的中和效力相似（图S4F） o有趣的是，所有与JH6配对的Beta特异性VH3-30 mAb （图S4G）,而所有与JH4配对的交叉反应性VH3-30 mAb（图S4H） o竞争实验表明，许多强中和Beta诱导的mAb竞争RBD结合（图S4I）,表明它们靶向相似的表位。接下来，我们旨在确定定义37种RBD Beta特异性mAb的结合选