新冠中和抗体与疫苗研发常见的病毒学研究方式-中和...-2
研究通过高通量scRNA/VDJ-seq测序，鉴定了8,558个IgG1+抗原结合克隆型，从60名康复患者中发现14种有效的SARS-CoV-2中和抗体，还用SARS-CoV-2真病毒和SARS-COV-2 VSV假病毒系统进行验证，发现其中最有效的中和抗体是BD-368-2，而且BD-368-2对感染SARS-COV-2的hACE2转基因小鼠表现出较强的治疗和预防作用。同时，研究利用了生物信息学的分析方法，对单克隆抗体CDR3H结构进行预测，验证实验发现，mAb中与SARS-CoV中和抗体m396高度相似的CDR3H结构对SARS-CoV-2具有非常高的中和效力。
图4. BD-368-2对感染SARS-CoV-2的hACE2转基因小鼠有较高的治疗和预防作用
(Yunlong Cao et al. 2020)
7月23日，中科院生物物理所王祥喜研究员与多个团队合作，通过噬菌体展示技术构建了冠状病毒抗体库，经过高通量筛选鉴定出了一株对β冠状病毒具有广谱中和能力的抗体H014。
图5. 交叉中和抗体H014的验证
(Zhe Lv et al. 2020)
人源化单克隆抗体H014，通过与S受体结合域（RBD）结合，可有效地中和假病毒SARS-CoV-S PSV以及真病毒SARS-CoV-2。在hACE2小鼠模型中，H014的给药可降低感染肺部的SARS-CoV-2病毒滴度，减轻肺部病理变化。
以上研究为我们提供了中和抗体筛选的方式以及相应的验证结果，对抗病毒药物的开发具有重要的指导意义，同时，为疫苗靶点的探索指明了方向。
新冠疫苗的研发进展
截止7月21日，世界范围内已经有25种新冠候选疫苗进入临床试验阶段，其中至少有4种疫苗进入III期临床试验。
疫苗是将病原微生物经过人工减毒、灭活或利用基因工程等方法制备的用于预防传染病的自动免疫制剂。传统的疫苗分为人工主动免疫和被动免疫疫苗，人工主动免疫疫苗分为三类，一是灭活疫苗，二是减毒活疫苗，三是类毒素疫苗。人工被动免疫的方式有以下四种，一是抗毒，二是人免疫球蛋白制剂，三是细胞因子制剂，四是单克隆抗体制剂。两种方式的免疫均能使机体增强抗病能力，减少传染病的发生。科技的进步带来了疫苗制备方式的创新，根据不同制备方式，目前已有的新型疫苗类型有亚单位疫苗、结合疫苗、合成肽疫苗和基因工程疫苗（重组抗原疫苗/重组载体疫苗/DNA-RNA疫苗/转基因植物疫苗）。
回到新冠疫苗的研究上，2020年7月14日，美国Moderna公司研发的候选疫苗mRNA-1273在100mg免疫剂量下可激发人体较好的中和抗体反应和偏向于Th1 CD4型细胞免疫应答，不良反应相对温和，后期的临床试验正在进行。7月20日，牛津大学和军事医学科学院陈薇院士团队腺病毒载体疫苗 ChAdOx1 nCoV-19（AZD1222）II期临床结果揭晓，令人兴奋的是，该研究评估了腺病毒Ad5载体的候选COVID-19疫苗的免疫原性和安全性，确定候选疫苗的合适剂量用于下一步的有效性研究。同在7月20日，德国 BioNTech 公司联合美国辉瑞等机构在预印本网站medRxiv发布了RNA疫苗的1/2期临床试验结果。通过脂质纳米颗粒处理的RNA疫苗能激发受试者细胞免疫应答和体液免疫应答。研究发现，BNT162b1编码SARS-CoV-2棘突蛋白的受体结合域（RBD），BNT162b1表达的RBD抗原与T4纤维蛋白衍生的“foldon”三聚结构域融合，通过多价重组增加其免疫原性。
这些成果的展示，体现了科技的发展与人类的进步，但是在疫苗安全效用评估的过程中，我们不得不充分考虑到ADE（antibody-dependent enhancement）效应的出现。
那么什么是ADE呢？早在1964年，Hawkes等在虫媒病毒的研究中提到了“抗体依赖性感染增强”的假说，ADE主要表现为病毒在低浓度免疫血清中的复制被促进而不是被抑制，这也是当初登革热出血症和登革热休克综合症产生的主要原因。而对于新冠病毒，是否也会出现这样一种令人担忧的现象呢？
图6. 冠状病毒抗体反应的潜在结果
a. 在抗体介导的病毒中和过程中，与病毒刺突蛋白的受体结合结构域（RBD）以及其他结构域结合的中和抗体可防止病毒黏附于受体ACE2上。
b. 在感染的抗体依赖性增强过程中，低质量、少量和非中和性抗体会通过Fab结构域与病毒颗粒结合。单核细胞或巨噬细胞上表达的Fc受体（FcR）与抗体Fc结构域结合并促进病毒的进入和感染。
c. 在抗体介导的免疫增强过程中，低质量、少量和非中和性抗体与病毒颗粒结合。Fc结构域与受体结合后，FcR启动信号，促炎性细胞因子上调同时抗炎性细胞因子下调。免疫复合物和病毒RNA通过Toll样受体3（TLR3）、TLR7或TLR8发出信号以激活宿主细胞，从而导致免疫病理学现象的发生。
研究表示，在SARS-CoV感染中，ADE是由于病毒与在不同免疫细胞（包括单核细胞、巨噬细胞和B细胞）上表达的Fc受体（FcR）结合而发生的。预先存在的SARS-CoV特异性抗体可能会促进病毒进入表达FcR的细胞。实际上，通过ADE感染巨噬细胞不会导致有效的病毒复制和脱落。相反，病毒抗体免疫复合物的内化可通过FcRs5激活髓样细胞来促进炎症和组织损伤。通过此途径进入的病毒可能会与模式识别受体TLR3、TLR7和TLR8结合。巨噬细胞通过ADE吸附SARS-CoV病毒导致TNF和IL-6的产生升高。因此，在对疫苗进行研发的过程中，我们不得不考虑可能出现的ADE效应。那么，如何能够最大限度地避免该现象在人体中发生，那就是疫苗应用前的模式动物安全性验证。
模式动物应用于疫苗安全性验证
6月份，赵金存教授团队研发制备腺病毒载体新冠小鼠模型，通过实验验证，发现该方法所制备的小鼠模型能够产生有效的中和抗体，对疫苗和药物评价具有非常重要的意义。同时，华盛顿大学医学部也利用AdV-hACE2模型制备了高效中和抗体，到7月份，疫苗的研究进展相继被报道，美国Moderna公司开发的mRNA-1273和德国BioNTech等机构研发的纳米颗粒mRNA疫苗取得了有效进展，激发了受试者产生免疫应答并产生中和抗体。我国陈薇院士团队联合牛津大学制备的腺病毒载体疫苗ChAdOx1 nCoV-19同样产生了令人期待的好结果。
这些研究，无一不让我们更加期待模式动物的广泛应用。疫情给我们最深的体会大概就是，有史以来全民对病毒的了解恐怕没有比新冠病毒更深入的了。随着科技的进步，全球医疗健康水平会进入到一个新的阶段，人们对生命本质的了解会更加透彻。
童话很美好，我们的未来也可期。
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