Science发表新冠病毒S蛋白三聚体糖基化图谱、首个新冠疫苗动物实验研究结果 | COVID-19一周精选【5.2-5.8】

2020-05-12 174文献解读

截至5月8日12时,CNGBdb病毒数据库(VirusDIP):

总数据量:GISAID EpiCoV™ 17453条,CNGBdb新冠病毒数据库2196 条;
 上周新增(5.2~5.8):GISAID EpiCoV™ 1865条,CNGBdb新冠病毒数据库190条;
CNGBdb归档:75条新冠病毒组装数据,83条新冠病毒测序数据(其中32条为公开数据)。
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每周CNGBdb为您精选,COVID-19一周研究速览

标题:SARS-CoV-2 S蛋白的位点特异性多糖分析
期刊:Science
DOI:10.1126/science.abb9983 摘要:COVID-19的病原体SARS-CoV-2的出现对全球人类健康构成了重大威胁。疫苗开发的重点是体液免疫反应的主要靶点,即spike(S)糖蛋白,它介导细胞进入和膜融合。SARS-CoV-2 S基因编码每个前体的22个N-糖基化序列,这些序列可能在蛋白质折叠和免疫逃避中起作用。在这里,使用位点特异性质谱方法,我们揭示了重组SARS-CoV-2 S免疫原上的聚糖结构。这一分析将糖基化状态映射到了整个病毒S蛋白三聚体上。我们展示了SARS-CoV-2 S多糖与典型宿主多糖的区别,这可能在病毒病理生物学和疫苗设计中有意义。

标题:SARS-CoV-2灭活疫苗候选株的研制
期刊:Science
DOI:10.1126/science.abc1932
摘要:由SARS-CoV-2引起的COVID-19大流行导致了前所未有的公共卫生危机。由于这种病毒的新颖性,目前还没有SARS-CoV-2特异性治疗或疫苗。因此,迫切需要研制有效的SARS-CoV-2疫苗。在这里,我们开发了一种纯化的灭活SARS-CoV-2病毒候选疫苗(PiCoVacc)的中试规模生产,该疫苗可在小鼠、大鼠和非人类灵长类动物中诱导SARS-CoV-2特异性中和抗体。这些抗体中和了10株具有代表性的SARS-CoV-2菌株,表明对SARS-CoV-2菌株可能具有更广泛的中和能力。用两种不同剂量(每剂量3μg或6μg)的三种免疫方法分别在猕猴中提供了部分或完全保护,以抵抗SARS-CoV-2攻击,没有明显的抗体依赖性感染增强。这些数据支持了人类SARS-CoV-2疫苗的临床开发。

标题:抗肿瘤药carmofur抑制SARS-CoV-2主蛋白酶的结构基础
期刊:Nat Struct Mol Biol 
DOI:https://doi.org/10.1038/s41594-020-0440-6
摘要:抗肿瘤药物carmofur对SARS-CoV-2主要蛋白酶(Mpro)有抑制作用。在这里,Mpro与carmofur配合物的X射线晶体结构表明,carmofur的羰基反应基团与催化Cys145共价结合,而其脂肪酸尾占据了疏水性的S2亚基。carmofur抑制病毒在细胞(EC50 = 24.30 μM)中的复制,是一种有希望开发COVID-19抗病毒治疗新方法的先导化合物。

标题:单域骆驼抗体有效中和β-冠状病毒的结构基础
期刊:Cell
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.031
摘要:冠状病毒利用一种名为spike(S)的大包膜蛋白与宿主细胞受体结合并催化膜融合。由于这些S蛋白的重要作用,它们是治疗学发展的一个脆弱靶点。在这里,我们描述了从用预融合稳定冠状病毒S蛋白免疫的美洲驼中分离单域抗体(VHHs)。这些VHHs分别中和了MERS-CoV和SARS-CoV-1 S假病毒。这些VHHs与各自的病毒靶点结合的晶体结构揭示了两个不同的表位,但这两个VHHs都干扰受体结合。我们还显示了SARS-CoV-1 S定向的VHH和SARS-CoV-2 S之间的交叉反应性,并证明了这种交叉反应性VHH中和了SARS-CoV-2 S假病毒为二价人IgG Fc融合体。这些数据为VHH中和致病性β冠状病毒提供了分子基础,并提示这些分子可能在冠状病毒爆发期间作为有用的治疗手段。

标题:一种阻断SARS-CoV-2感染的人单克隆抗体
期刊:Nat Commun
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-020-16256-y
摘要:新型人冠状病毒SARS-CoV-2在世界范围内引起了呼吸系统疾病(COVID-19)的流行。目前缺乏治疗这种疾病的疫苗和靶向疗法。我们在此报告一种在细胞培养中中和SARS-CoV-2(和SARS-CoV)的人单克隆抗体。这种交叉中和抗体以这些病毒的共同表位为靶点,可能为COVID-19的预防和治疗提供潜在的机会。

标题:利用合成基因组学平台快速重建SARS-CoV-2
期刊:Nature
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2294-9
摘要:反向遗传学已经成为一个不可或缺的工具,彻底改变了对病毒发病机制和疫苗开发的见解。大型RNA病毒基因组,如来自冠状病毒的基因组,由于大小和偶尔的不稳定性,在大肠杆菌中克隆和操作非常麻烦。因此,为RNA病毒提供一个快速、稳定的反向遗传学平台将使研究领域受益。在这里,我们展示了一个基于酵母的合成基因组学平台的全部功能,该平台用于基因重建多种RNA病毒,包括冠状病毒科、黄病毒科和副粘病毒科的成员。使用病毒分离物、克隆的病毒DNA、临床样本或合成DNA生成病毒亚基因组片段,并使用转化相关重组(TAR)克隆在酿酒酵母中一步重组,以保持基因组为酵母人工染色体(YAC)。T7-RNA聚合酶已经被用来产生感染性RNA来拯救活病毒。基于这个平台,我们已经能够在收到合成的DNA片段后仅一周内,对最近流行的SARS-CoV-2进行化学合成克隆并使其复活。我们在这里描述的技术进步允许对新出现的病毒作出快速反应,因为它能够在暴发期间实时生成和功能描述进化的RNA病毒变体。

标题:模拟免疫保护以减少COVID-19病毒的传播
期刊:Nat Med
DOI:https://doi.org/10.1038/s41591-020-0895-3
摘要:COVID-19大流行已引发全球危机,截至2020年4月9日,全球已确诊病例143000多例,确诊死亡85000多人。缓解和抑制新感染已成为两种主要的公共卫生控制策略。这两项战略的重点都是通过限制人与人之间的互动来减少新的感染,从长远来看,这种互动在社会和经济上都是不可持续的。我们已经开发并分析了一个流行病学干预模型,该模型利用血清学试验来确定和部署恢复的个体,作为通过相互作用替代维持更安全相互作用的焦点,在人口规模上发展我们称之为“保护性免疫”。护盾免疫战略的目标是帮助维持基本商品和服务运作所需的相互作用,同时降低传播的可能性。我们的护盾免疫方法可以实质性地缩短病程,减轻当前疫情的总体负担,并可与社会距离产生协同作用。目前的模型强调了血清学检测作为干预策略的一部分的价值,以及它在估计患病率和血浆疗法潜在发展中的公认作用。

标题:恢复期COVID-19患者免疫细胞的单细胞测序分析
期刊:Cell Discov
DOI:https://doi.org/10.1038/s41421-020-0168-9
摘要:由SARS-CoV-2引起的COVID-19,最近已经影响了1200000多人,造成60000多人死亡。关键免疫细胞亚群的变化及其在COVID-19过程中的状态尚不清楚。我们试图通过单细胞RNA测序技术全面描述COVID-19恢复期外周血单个核细胞的转录变化。COVID-19早期恢复期患者T细胞明显减少,而单核细胞明显增多。内质网中典型CD14++单核细胞比例增加,炎症基因表达增强,CD14++IL1β+单核细胞数量增多。内质网中CD4+T细胞和CD8+T细胞明显减少,并表达高水平的炎症基因。在B细胞中,浆细胞明显增多,而幼稚B细胞减少。发现了一些新的B细胞受体(BCR)改变,如IGHV3-23和IGHV3-7,并证实了以前用于病毒疫苗开发的同种类型(IGHV3-15、IGHV3-30和IGKV3-11)。最强的配对频率是IGHV3-23-IGHJ4,表明了与SARS-CoV-2特异性相关的单克隆状态,这还没有被报道。综合分析提示IL-1β和M-CSF可能是新的炎症风暴候选靶基因,TNFSF13、IL-18、IL-2和IL-4可能有利于COVID-19患者的康复。我们的研究首次提供了ERS炎症免疫信号的证据,表明COVID-19患者在出院后仍然很脆弱。识别新的BCR信号可能会导致新冠肺炎疫苗和抗体的开发。

预印本

预印本网站:medRxiv
标题:一对非竞争性人中和抗体阻断COVID-19病毒与其受体ACE2的结合
主要结论:中和抗体可能是抗COVID-19大流行的抗病毒药物。本文报道了从我国一例康复患者中分离到的4株人源性单克隆抗体。所有这些抗体在体外均显示出中和能力。我们的研究结果突出了抗体治疗的前景,为合理的疫苗设计提供了结构基础。
DOI: https://doi.org/10.1101/2020.05.01.20077743.

预印本网站:bioRxiv
标题:ACE2中的错义变异体可促进和抑制与SARS-CoV-2 S蛋白的相互作用,并增加COVID-19的遗传风险
主要结论:本文揭示了ACE2亲和力变化的突变体对COVID-19影响的遗传关联,也为设计具有可调控亲和力的ACE2突变体提供依据,这可能是对目前正在进行重组ACE2的临床试验提出改进建议。
DOI: https://doi.org/10.1101/2020.05.03.07478.

参考文献:
[1] Watanabe Y, Allen JD, Wrapp D., et al. Site-specific glycan analysis of the SARS-CoV-2 spike. Science. 2020 May 4. pii: eabb9983.
[2] Qiang Gao1,Linlin Bao2,Haiyan Mao,et al. Development of an inactivated vaccine candidate for SARS-CoV-2. Science  06 May 2020:eabc1932. 
[3] Jin, Z., Zhao, Y., Sun, Y. et al. Structural basis for the inhibition of SARS-CoV-2 main protease by antineoplastic drug carmofur. Nat Struct Mol Biol (2020). 
[4] Wrapp D, De Vlieger D, Corbett K S, et al. Structural Basis for Potent Neutralization of Betacoronaviruses by Single-domain Camelid Antibodies[J]. Cell, 2020.
[5] Wang, C., Li, W., Drabek, D. et al. A human monoclonal antibody blocking SARS-CoV-2 infection. Nat Commun 11, 2251 (2020).
[6] Thao, T.T.N., Labroussaa, F., Ebert, N. et al. Rapid reconstruction of SARS-CoV-2 using a synthetic genomics platform. Nature (2020). 
[7] Weitz, J.S., Beckett, S.J., Coenen, A.R. et al. Modeling shield immunity to reduce COVID-19 epidemic spread. Nat Med (2020). 
[8] Wen, W., Su, W., Tang, H. et al. Immune cell profiling of COVID-19 patients in the recovery stage by single-cell sequencing. Cell Discov 6, 31 (2020). 
[9] Yan Wu,et al.A non-competing pair of human neutralizing antibodies block COVID-19 virus binding to its receptor ACE2.medRxiv. 07 May , 2020.
[10] Stuart A. MacGowan,et al.Missense variants in ACE2 are predicted to encourage and inhibit interaction with SARS-CoV-2 Spike and contribute to genetic risk in COVID-19.bioRxiv. 04 May , 2020.
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