Para ilmuwan mengidentifikasi broadly neutralizing antibody terhadap semua varian dominan SARS-CoV-2

Read Also

Dalam penelitian terbaru yang diposting ke preprint server bioRxiv*, para peneliti di Amerika Serikat mengidentifikasi broadly neutralizing antibody (S728-1157 bnAb) yang menargetkan receptor-binding site (RBS) dari severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV- 2). S728-1157 bnAb berasal dari individu positif SARS-CoV-2 yang terinfeksi sebelum VOC (variants of concern) seperti Omicron muncul.

Munculnya subvarian Omicron baru telah mengancam kemanjuran vaksin untuk penyakit coronavirus 2019 (COVID-19) dan agen terapeutik seperti monoclonal antibodies (mAbs). Ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan bnAbs dengan kekebalan pelindung silang untuk mitigasi COVID-19. Sebelum Omicron menyebar, penulis penelitian ini sebelumnya mengidentifikasi 43 antibodi monoklonal yang menargetkan epitop protein spike (S) SARS-CoV-2 yang khas seperti S subunit 2 (S2), receptor-binding domain (RBD) dan N terminal domain (NTD); namun, tidak ada yang bisa menetralisir semua VOC SARS-CoV-2 yang ada selama masa studi.

Tentang studi

Dalam penelitian ini, para peneliti mengidentifikasi bnAb bertarget SARS-CoV-2 S yang kuat dari darah perifer pasien COVID-19.

Selain panel sebelumnya, lebih banyak antibodi monoklonal bertarget RBD dihasilkan dari tiga individu dengan titer imunoglobulin G (IgG) anti-S yang meningkat (high responders). Individu memiliki SHR rantai berat (tingkat hipermutasi somatik) yang jauh lebih besar daripada responden rendah dan menengah, yang menunjukkan potensi penghasil bnAb yang kuat dari responden tinggi. Selain itu, pengikatan Abs ke galur mutan RBD utama diuji untuk mengidentifikasi jenis kelas epitopnya.

Uji plak dan analisis FRNT (focus reduction neutralization test) dilakukan untuk menilai netralisasi silang D614G, Alpha, Beta, Delta, Kappa, Mu, dan Omicron BA.1/BA.2/BA.2.75/BA.4/BA .5/BL.1. Gen immunoglobulin heavy (IGHV) dan light chain (IGLV) dari mAbs dibandingkan dengan database nAb SARS-CoV-2.

Untuk mengidentifikasi perbedaan antigenisitas antara konstruksi protein S 2P (diproline) dan 6P (hexaproline), imunogen yang sesuai ditambahkan ke panel mAbs bertarget RBD, dan analisis enzyme-linked immunosorbent assays (ELISA) dan biolayer interferometry (BLI) dilakukan. Untuk mengevaluasi kemanjuran perlindungan bnAbs, hamster Suriah diobati dengan setiap infeksi mAb pasca-SARS-CoV-2, dan viral load di jaringan hidung dan paru mereka ditentukan.

Hasil

Dari 14 mAb RBD anti-S, tim mengidentifikasi empat, dua, dan delapan mAb yang masing-masing termasuk kelas 2, kelas 3, dan kategori tidak terklasifikasi, yang menunjukkan penurunan yang dapat diabaikan dalam pengikatan pada galur mutan RBD utama yang diuji. mAb RBD anti-S kelas 2 atau kelas 3 tidak mengenali mutan RBD multivarian yang dirancang secara artifisial yang terdiri dari mutasi E484K/K417N/ N501Y/L452R juga tidak reaktif silang terhadap RBD MERS (Middle East respiratory syndrome)-CoV and SARS-CoV-1.

Anti-S RBD mAb kelas 2 dan 3 menunjukkan netralisasi kuat Delta dan D614G tetapi menetralkan Kappa, Mu dan Beta sampai batas tertentu. Tak satu pun dari mAb dari dua kelas yang diuji menetralkan subvarian Omicron. Sebaliknya, sebagian besar Abs yang tidak terklasifikasi menunjukkan pengikatan dengan S RBD multivarian buatan dan bereaksi silang dengan SARS-CoV-1 S RBD. Tim mengidentifikasi tiga mAbs yang menetralkan secara luas, S626-161, S728-1157, dan S451-1140, yang berpotensi menetralkan silang D614G, Kappa, Beta, Mu, Delta, dan subvarian Omicron BA.1 dengan IC99 (konsentrasi penghambatan 99%) nilai berkisar antara 20.000 pikogram (pg)/ml dan 2,5 pg/ml.

Dalam uji plak, S728-1157 mAb menunjukkan netralisasi ampuh Omikron BA.1, Omikron BA.2, dan Omikron BA.4/5 (IC₉₉ values of ≤100000 pg/ml). Dalam pengujian FRNT, S728-1157 menetralkan Omicron BA.2.75, Omicron BL.1, dan Omicron BA.4/5 dengan nilai IC₅₀ (50% konsentrasi penghambatan) berkisar antara 8000 pg/ml dan 16000 pg/ml. S451-1140 menunjukkan netralisasi ampuh dari Omikron BA.1, Omikron BA.2, Omikron BA.2.75, dan Omikron BL.1, tetapi bukan subvarian BA.4/5, sedangkan S626-161 tidak dapat menetralkan subvarian Omikron apa pun kecuali BA .1.

Meskipun S626-161 mAb menunjukkan netralisasi VOC yang lebih rendah dibandingkan dengan S728-1157 dan S451-1140, hanya S626-161 yang reaktif silang terhadap RBD SARS-CoV-1 dan dapat menetralkan CoV kelelawar RsSHC014 dan WIV-1. Temuan menunjukkan bahwa S626-161 mAb mengenali epitop yang diawetkan bersama antara strain sarbecovirus tetapi tidak ada di Omicron BA.2. S728-1157 secara efektif menetralkan silang semua strain SARS-CoV-2 yang dominan seperti D614G, Alpha, Beta, Delta, Kappa, Mu, dan Omicron BA.1/BA.2/BA.2.75/BA.4/BA. 5/BL.1.

S728-1157 melindungi hamster dari tantangan in vivo dengan strain tipe liar, Delta, dan BA.1. Temuan analisis struktural menunjukkan bahwa bnAb menargetkan epitop kelas 1 melalui beberapa interaksi polar dan hidrofobik dengan complementarity-determining regions (CDR)-H1/H2/HR motifs. Hanya S728-1157 mAb yang memiliki pasangan IGHV dan IGLV unik yang tidak dilaporkan sebelumnya, yang menunjukkan bahwa itu bukan klonotipe publik. S728-1157 mAb terikat RB site (RBS) dan terekspos sepenuhnya saat S RBD dalam konfigurasi 'naik'. Yang penting, epitop lebih mudah diakses dalam keadaan prefusi dan terbuka, atau konstruksi protein spike (S) yang distabilkan 6P (hexaproline), daripada dalam konstruksi 2P (diproline).

Secara keseluruhan, temuan penelitian menyoroti lebar netralisasi yang luas dari S728-1157, dan temuan tersebut dapat memandu pengembangan terapi anti-SARS-CoV-2 yang ditargetkan. Temuan menunjukkan bahwa vaksin COVID-19 di masa depan harus dimodifikasi untuk menghadirkan S yang stabil dalam konformasi ke atas untuk induksi optimal kelas 1 mAbs dengan fitur CDR-H3 yang sebanding dan kemanjuran subvarian anti-Omikron.

*Pemberitahuan Penting

bioRxiv menerbitkan laporan ilmiah awal yang tidak ditinjau oleh rekan sejawat dan, oleh karena itu, tidak boleh dianggap sebagai konklusif, memandu praktik klinis/perilaku yang berhubungan dengan kesehatan, atau diperlakukan sebagai informasi yang mapan.

Journal reference:

Site of vulnerability on SARS-CoV-2 spike induces broadly protective antibody to antigenically distinct omicron SARS-CoV-2 subvariants. Siriruk Changrob et al. bioRxiv preprint 2022, DOI: https://doi.org/10.1101/2022.10.31.514592, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.10.31.514592v1