Verskeie teenliggaampies is reeds in gebruik of onder ontwikkeling as terapieë vir die behandeling van COVID-19.Met die opkoms van nuwe variante van ernstige akute respiratoriese sindroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), is dit belangrik om te voorspel of hulle steeds vatbaar sal wees vir teenliggaampieterapie.Starr et al.'n Gisbiblioteek is gebruik wat alle mutasies in die SARS-CoV-2-reseptorbindingsdomein dek wat nie die binding aan die gasheerreseptor (ACE2) sterk sal ontwrig nie, en karteer hoe hierdie mutasies die drie beïnvloed. Die belangrikste anti-SARS-CoV -2 teenliggaampies binding.Hierdie syfers identifiseer mutasies wat teenliggaambinding vryspring, insluitend enkele mutasies wat die twee teenliggaampies in die Regeneron-teenliggaammengsel ontsnap.Baie mutasies wat 'n enkele teenliggaam ontsnap, versprei in mense.
Teenliggaampies is 'n potensiële terapie vir die behandeling van ernstige akute respiratoriese sindroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), maar dit is nie duidelik dat die virus ontwikkel om hul risiko te ontsnap nie.Hier karteer ons hoe alle mutasies in die SARS-CoV-2-reseptorbindingsdomein (RBD) die binding van die REGN-COV2-skemerkelkie aan die teenliggaam LY-CoV016 beïnvloed.Hierdie volledige kaarte het 'n aminosuurmutasie aan die lig gebring wat die REGN-COV2 mengsel heeltemal ontduik het, wat bestaan uit twee teenliggaampies REGN10933 en REGN10987 wat verskillende strukturele epitope teiken.Hierdie syfers identifiseer ook virusmutasies wat geselekteer is in aanhoudend besmette pasiënte wat behandel is met REGN-COV2 en tydens in vitro virus ontsnap seleksie.Ten slotte, hierdie syfers toon dat mutasies wat 'n enkele teenliggaam ontsnap, reeds teenwoordig is in sirkulerende SARS-CoV-2-stamme.Hierdie volledige ontsnappingskaarte kan die gevolge verduidelik van mutasies wat tydens virustoesig waargeneem word.
Teenliggaampies word ontwikkel om ernstige akute respiratoriese sindroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) (1) te behandel.Teenliggaampies teen sekere ander virusse kan ondoeltreffend gemaak word deur virusmutasies wat gekies is tydens die behandeling van besmette pasiënte (2, 3) of virale mutasies wat wêreldwyd versprei het om weerstand teen die hele virusklade te verleen.Daarom is dit van kritieke belang om te bepaal watter SARS-CoV-2-mutasies sleutelteenliggaampies kan vryspring om te bepaal hoe mutasies wat tydens virustoesig waargeneem word, die doeltreffendheid van teenliggaampieterapie beïnvloed.
Die meeste toonaangewende anti-SARS-CoV-2-teenliggaampies teiken die virale reseptorbindingsdomein (RBD), wat binding aan die angiotensienomskakelende ensiem 2 (ACE2)-reseptor bemiddel (5, 6).Onlangs het ons 'n diep mutasie skandering metode ontwikkel om te karteer hoe alle mutasies van RBD die funksie en herkenning daarvan deur antivirale teenliggaampies beïnvloed (7, 8).Die metode behels die skep van 'n biblioteek van RBD-mutante, wat hulle op die oppervlak van gis uitdruk, en die gebruik van fluoressensie-geaktiveerde selsortering en diep volgordebepaling om te kwantifiseer hoe elke mutasie RBD-vouing, ACE2-affiniteit (gemeet in 'n titrasiereeks) en teenliggaambinding beïnvloed. (Figuur S1A).In hierdie studie het ons die herhalende mutantbiblioteek gebruik wat in (7) beskryf word, wat bestaan uit strepiesgekodeerde RBD-variante, wat 3804 van die 3819 moontlike aminosuurmutasies dek.Ons biblioteek is voorberei uit die RBD-genetiese agtergrond van die vroeë isolaat Wuhan-Hu-1.Alhoewel die frekwensie van verskeie mutante toeneem, verteenwoordig hulle steeds die mees algemene RBD-volgorde (9, 10).Ons het twee van 2034 mutasies geteken wat nie die RBD-vou en ACE-binding sterk ontwrig nie (7) hoe om die REGN-COV2-skemerkelkie (REGN10933 en REGN10987) (11, 12) en Eli Lilly se LY-CoV016 te slaag. Die rekombinante vorm van die teenliggaampies beïnvloed die metode om teenliggaampies te bind (ook genoem CB6 of JS016) (13) (Figuur S1B).REGN-COV2 is onlangs 'n magtiging vir noodgebruik vir COVID-19 toegestaan (14), terwyl LY-CoV016 tans fase 3 kliniese proewe ondergaan (15).
[Glu406→Trp(E406W)] het die mengsel van twee teenliggaampies sterk vrygespring (Figuur 1A).Die ontsnappingskaart van LY-CoV016 het ook baie ontsnappingsmutasies op verskillende plekke in RBD geopenbaar (Figuur 1B).Alhoewel sommige ontsnappingsmutasies die vermoë van RBD kan benadeel om aan ACE2 te bind of in 'n toepaslike gevoude vorm uit te druk, het baie funksionele mutasies volgens vorige metings van diep mutasie-skandering met behulp van RBD min of geen effek op hierdie funksionele eienskappe nie (7 ) (Figuur 1, A en B verteenwoordig die verlies van ACE2-affiniteit, terwyl Figuur S2 die afname in RBD-uitdrukking verteenwoordig.
(A) Kartering van die teenliggaam in REGN-COV2.Die lyngrafiek aan die linkerkant toon die ontsnapping by elke plek in die RBD (die som van alle mutasies by elke plek).Die logo-beeld aan die regterkant wys die sterk ontsnapplek (pers onderstreep).Die hoogte van elke letter is eweredig aan die sterkte van die ontsnapping bemiddel deur die aminosuurmutasie, en 'n "ontsnaptelling" van 1 vir elke mutasie stem ooreen met 'n volledige ontsnapping.Die y-as skaal is anders vir elke ry, so, byvoorbeeld, E406W ontsnap alle REGN-teenliggaampies, maar dit is die duidelikste vir cocktails omdat dit oorweldig word deur die ander ontsnapplekke van individuele teenliggaampies.Vir die skaalbare weergawe word S2, A en B gebruik om die kaart in te kleur volgens hoe mutasies die uitdrukking van gevoude RBD beïnvloed.S2, C en D word gebruik om die invloed op ACE2-affiniteit en RBD-uitdrukking te versprei tussen al die mutasies wat in sirkulerende virusisolate waargeneem word.(B) Soos getoon in (A), teken LY-CoV016.(C) Gebruik pseudotipe lentivirale deeltjies om sleutelmutasies in die neutralisasietoets te verifieer.Ons het gekies om die mutasies wat voorspel word om 'n groter impak te hê of teen 'n hoë frekwensie in SARS-CoV-2-isolate (soos N439K) in die sirkulasie te verifieer.Elke punt verteenwoordig die vou toename van die mediaan inhiberende konsentrasie (IC50) van die mutasie relatief tot die piek van die ongemuteerde wildtipe (WT) wat D614G bevat.Die blou stippellyn 1 verteenwoordig 'n neutralisasie effek soortgelyk aan WT, en 'n waarde> 1 verteenwoordig 'n verhoogde neutralisasie weerstand.Die kleur van die kolletjie dui aan of jy van die kaart wil ontsnap.Die kolletjies dui aan dat aangesien die IC50 buite die verdunningsreeks is wat gebruik word, die veelvuldige verandering nagegaan word (boonste of onderste limiet).Die meeste mutante word in duplikaat getoets, so daar is twee punte.Die volledige neutralisasiekurwe word in Figuur 2 getoon. S3.Die eenletter-afkortings van aminosuurreste is soos volg: A, Ala;C, sisteïen;D, Asp;E, Glu;F, Phe;G, Gly;H, sy;ek, Ile;K, lisien;L, Liu;Metropool N, Assen;P, Pro;Q, Gln;R, Arg;S, Ser;T, Thr;V, Val;W, triptofaan;en Y, Tyr.
Om die antigeniese effek van sleutelmutasies te verifieer, het ons 'n neutralisasie-toets uitgevoer met behulp van paniek-pseudotipe lentivirale deeltjies, en gevind dat daar 'n konsekwentheid was tussen die teenliggaam-bindende ontsnappingskaart en die neutralisasie-toets (Figuur 1C en Figuur S3).Soos verwag van die REGN-COV2-teenliggaamkaart, word die mutasie by posisie 486 slegs geneutraliseer deur REGN10933, terwyl die mutasie by posisies 439 en 444 slegs deur REGN10987 geneutraliseer word, dus kan hierdie mutasies nie ontsnap nie.Maar E406W het die twee REGN-COV2-teenliggaampies vrygespring, so dit het ook sterk uit die mengsel ontsnap.Deur strukturele analise en virusontsnappingseleksie glo Regeneron dat geen enkele aminosuurmutasie die twee teenliggaampies in die skemerkelkie (11, 12) kan ontsnap nie, maar ons volledige kaart identifiseer E406W as 'n skemerkelkie-ontsnappingsmutasie.E406W affekteer die REGN-COV2-teenliggaam op 'n relatief spesifieke manier, en meng nie ernstig in met die funksie van RBD nie, want dit verminder net effens die neutralisasie-effek van LY-CoV016 (Figuur 1C) en die titer van gepunte pseudotipe lentivirale deeltjies (Figuur S3F).
Om te ondersoek of ons ontsnappingskaart ooreenstem met die evolusie van virusse onder teenliggaamseleksie, het ons eers die data van die Regeneron-virus-ontsnappingseleksie-eksperiment nagegaan, waarin die uitdrukkingspiek in selkultuur gekweek is in die teenwoordigheid van enige REGN10933 Die vesikulêre stomatitisvirus (VSV), REGN10987 of REGN-COV2-skemerkelkie (12).Hierdie werk het vyf ontsnappingsmutasies van REGN10933, twee ontsnappingsmutasies van REGN10987 en geen mutasies van cocktail (Figuur 2A) geïdentifiseer nie.Die mutasies wat deur al sewe selkulture gekies is, word in ons ontsnappingskaart uitgelig, en die enkelnukleotiedverandering van die wildtipe kodon in die Wuhan-Hu-1 RBD-volgorde is ook toeganklik (Figuur 2B), wat die verskil tussen ontsnappingskonkordansie aandui grafiek en virus evolusie onder teenliggaamdruk in selkultuur.Dit is opmerklik dat E406W nie verkry kan word deur enkelnukleotiedveranderinge nie, wat kan verklaar waarom die Regeneron-skemerkelkie seleksie dit nie kan identifiseer nie ten spyte van die relatief goeie verdraagsaamheid van RBD-vou en ACE2-affiniteit.
(A) In die teenwoordigheid van teenliggaampies, gebruik Regeneron paniek-pseudotipe VSV om virusontsnappingsmutasies in selkultuur te kies (12).(B) Die ontsnappingsdiagram, soos getoon in Figuur 1A, maar toon slegs die mutasies wat toeganklik is deur 'n enkele nukleotiedverandering in die Wuhan-Hu-1-volgorde.Nie-grys dui op mutasies in selkultuur (rooi), en besmette pasiënte (blou) ), of albei (pers).Figuur S5 toon hierdie grafieke, wat gekleur is deur hoe mutasies ACE2-affiniteit of RBD-uitdrukking beïnvloed.(C) Kinetika van RBD-mutasie in pasiënte wat behandel is met REGN-COV2 op die 145ste dag van infeksie (swart stippellyn vertikale lyn).Die frekwensie van koppeling tussen E484A en F486I het toegeneem, maar aangesien E484A nie 'n ontsnappingsmutasie in ons figuur is nie, word dit nie in ander panele getoon nie.Sien ook figuur.S4.(D) Die ontsnappingsmutasies wat in selkultuur en besmette pasiënte voorkom, is toeganklik deur 'n enkele nukleotied, en die binding van ontsnappings-teenliggaampies veroorsaak geen groot koste vir ACE2-affiniteit nie [soos gemeet deur die gis vertoonmetode (7)].Elke punt is 'n mutasie, en sy vorm en kleur dui aan of dit tydens virusgroei verkry kan word en gekies kan word.Die meer regterkantse punte op die x-as dui op sterker teenliggaam binding ontsnap;die hoër punte op die y-as dui hoër ACE2-affiniteit aan.
Om vas te stel of Escape Atlas die evolusie van virusse wat mense besmet kan ontleed, het ons diepvolgordedata ondersoek van 'n aanhoudend besmette immuungekompromeerde pasiënt wat REGN-COV2 ontvang het op die 145ste dag na die diagnose van COVID-19-behandeling (16).Laat behandeling laat die pasiënt se virale populasie genetiese diversiteit ophoop, waarvan sommige deur immuunstres gedryf kan word, omdat die pasiënt 'n swak outoneutraliserende teenliggaampie het voor behandeling (16).Na toediening van REGN-COV2 het die frekwensie van vyf aminosuurmutasies in RBD vinnig verander (Figuur 2C en Figuur S4).Ons ontsnappingskaart het getoon dat drie van hierdie mutasies REGN10933 ontsnap het en een REGN10987 ontsnap het (Figuur 2B).Dit is opmerklik dat na die teenliggaambehandeling nie alle mutasies na die vaste plek oorgedra is nie.Inteendeel, daar is die opkoms en daling van mededinging (Figuur 2C).Hierdie patroon is waargeneem in die interne evolusie van die aanpasbare gashere van ander virusse (17, 18), moontlik as gevolg van mededinging tussen genetiese vryry- en virale afstammelinge.Albei hierdie kragte speel blykbaar 'n rol in pasiënte met aanhoudende infeksie (Figuur 2C en Figuur S4C): E484A (nie 'n ontsnappingsmutasie in ons diagram nie) en F486I (ontsnap REGN10933) wat vryry na behandeling, en virusafstammelinge wat N440D En Q493K (ontsnapende REGN10987 en REGN10933, onderskeidelik) het eers met REGN10933 ontsnappingsmutant Y489H meegeding, en toe meegeding met die geslag wat E484A en F486I en Q493K dra.
Drie van die vier ontsnappingsmutasies by pasiënte wat met REGN-COV2 behandel is, is nie in Regeneron se virusselkultuurseleksie geïdentifiseer nie (Figuur 2B), wat die voordeel van die volledige kaart illustreer.Virusseleksie is onvolledig omdat hulle slegs enige mutasies kan identifiseer wat ewekansig in daardie spesifieke selkultuureksperiment geselekteer is.Inteendeel, die volledige kaart annoteer alle mutasies, wat mutasies kan insluit wat veroorsaak word deur redes wat nie met behandeling verband hou nie, maar per ongeluk teenliggaambinding beïnvloed.
Natuurlik word die evolusie van virusse beïnvloed deur funksionele beperkings en druk om teenliggaampies te ontduik.Die mutasies en pasiënte wat in selkultuur geselekteer word, voldoen altyd aan die volgende kriteria: hulle ontsnap teenliggaambinding, kan deur 'n enkele nukleotiedverandering ingaan, en het min of geen koste vir ACE2-affiniteit nie [deur die vorige diep mutasies wat vertoon is met behulp van gisskanderingsmeting RBD (7 )] (Figuur 2D en Figuur S5).Daarom kan 'n volledige kaart van hoe mutasies belangrike biochemiese fenotipes van RBD (soos ACE en teenliggaambinding) affekteer gebruik word om moontlike weë vir virus-evolusie te assesseer.Een waarskuwing is dat in 'n langer evolusionêre tydraamwerk, soos waargeneem in virale immuniteit en dwelmontsnap, as gevolg van epistatiese interaksies, die toleransieruimte vir mutasies kan verander (19-21).
Die volledige kaart stel ons in staat om die bestaande ontsnappingsmutasies in die sirkulerende SARS-CoV-2 te evalueer.Ons het alle beskikbare menslike-afgeleide SARS-CoV-2-volgordes vanaf 11 Januarie 2021 nagegaan en gevind dat 'n groot aantal RBD-mutasies een of meer teenliggaampies ontsnap het (Figuur 3).Die enigste ontsnappingsmutasie teenwoordig in >0.1% van die volgorde is egter REGN10933 ontsnappingsmutant Y453F [0.3% van die volgorde;sien (12)], REGN10987 ontsnap mutant N439K [1.7% van die volgorde;sien Figuur 1C en (22)], En LY-CoV016 ontsnap mutasie K417N (0.1% volgorde; sien ook Figuur 1C).Y453F word geassosieer met onafhanklike uitbrake wat verband hou met minkplase in Nederland en Denemarke (23, 24);dit is opmerklik dat die minkvolgorde self soms ander ontsnappingsmutasies bevat, soos F486L (24).N439K is baie gewild in Europa, en vorm 'n groot deel van die reeks van Skotland en Ierland in Europa (22, 25).K417N bestaan in die B.1.351-lyn wat die eerste keer in Suid-Afrika ontdek is (10).Nog 'n mutasie van huidige kommer is N501Y, wat teenwoordig is in B.1.351 en ook in die B.1.1.7-lyn wat oorspronklik in die VK geïdentifiseer is (9).Ons kaart toon dat N501Y geen effek op REGN-COV2 teenliggaampies het nie, maar slegs matige effek op LY-CoV016 (Figuur 3).
Vir elke teenliggaam- of teenliggaamkombinasie, vanaf 11 Januarie 2021, onder die 317 866 hoëgehalte-mens-afgeleide SARS-CoV-2-volgordes op GISAID (26), die verband tussen die ontsnappingtelling vir elke mutasie en die frekwensie daarvan.Dit is gemerk.Die REGN-COV2 cocktail ontsnapping mutasie E406W vereis veelvuldige nukleotied veranderinge in die Wuhan-Hu-1 RBD volgorde, en word nie waargeneem in die GISAID volgorde.Ander mutasies van oorblyfsel E406 (E406Q en E406D) is met lae frekwensie telling waargeneem, maar hierdie mutante aminosure is nie enkelnukleotiedmutasies ver weg van W nie.
Soos verwag, vind ontsnappingsmutasies gewoonlik in die teenliggaam-RBD-koppelvlak plaas.Struktuur alleen is egter nie genoeg om te voorspel watter mutasies ontsnapping bemiddel nie.Byvoorbeeld, LY-CoV016 gebruik sy swaar en ligte kettings om aan 'n wye epitoop te bind wat die ACE2-bindingsoppervlak oorvleuel, maar die ontsnappingsproses behels mutasies in RBD-reste in die swaarketting-komplementariteitbepalende streek (Figuur 4A en Figuur S6, E tot G).Daarteenoor het ontsnappings van REGN10933 en REGN10987 hoofsaaklik plaasgevind by die RBD-reste wat op die koppelvlak van teenliggaampies swaar en ligte kettings gestapel was (Figuur 4A en Figuur S6, A tot D).Die E406W-mutasie wat die REGN-COV2-mengsel ontsnap het, het plaasgevind by residue wat nie in kontak was met enige teenliggaampie nie (Figuur 4, A en B).Alhoewel E406 struktureel nader aan LY-CoV016 is (Figuur 4B en Figuur S6H), het die E406W-mutasie 'n baie kleiner effek op die teenliggaampie (Figuur 1, B en C), wat aandui dat die spesifieke langafstand-strukturele meganisme anti-REGN is - COV2-teenliggaampie (Figuur S6I).Samevattend, mutasies by RBD-reste in kontak met teenliggaampies bemiddel nie altyd ontsnapping nie, en sommige beduidende ontsnappingsmutasies kom voor by residue wat nie in kontak is met teenliggaampies nie (Figuur 4B en Figuur S6, D en G).
(A) Die ontsnappingsdiagram geprojekteer op die RBD-struktuur wat deur die teenliggaam gebind word.[REGN10933 en REGN10987: Proteïendatabasis (PDB) ID 6XDG (11);LY-CoV016: PDB ID 7C01 (13)].Die veranderlike domeine van die swaar en ligte kettings van die teenliggaam word as blou spotprente getoon, en die kleur op die oppervlak van die RBD dui die sterkte van die mutasie-gemedieerde ontsnapping by hierdie plek aan (wit dui op geen ontsnapping nie, en rooi dui die sterkste aan ontsnapplek van die teenliggaam of mengsel).Werwe wat nie funksioneel gemuteer is nie, is grys.(B) Klassifiseer die plek vir elke teenliggaam as direkte teenliggaamkontak (nie-waterstofatome binne 4Å van die teenliggaam), proksimale teenliggaam (4 tot 8Å) of distale teenliggaampie (> 8Å).Elke punt verteenwoordig 'n terrein, verdeel in ontsnapping (rooi) of nie-ontvlugting (swart).Die grys stippellyn verteenwoordig die kritieke waarde wat gebruik word om die terrein as ontsnapping of nie-ontvlugting te klassifiseer (vir besonderhede, sien Materiale en Metodes).Die rooi en swart nommers dui aan hoeveel terreine in elke kategorie ontsnap is of nie.
In hierdie studie het ons die mutasies wat die drie belangrikste anti-SARS-CoV-2-teenliggaampies ontduik, volledig gekarteer.Hierdie kaarte dui aan dat die vorige karakterisering van ontsnappingsmutasies onvolledig is.Nie enkele aminosuurmutasies wat die twee teenliggaampies in die REGN-COV2-skemerkelkie kan ontsnap, is geïdentifiseer nie, en hulle het ook nie die meerderheid van aanhoudende infeksiepasiënte wat met die skemerkelkie behandel is, geïdentifiseer nie.mutasie.Natuurlik het ons kaart nog nie die dringendste vraag beantwoord nie: Sal SARS-CoV-2 uitgebreide weerstand teen hierdie teenliggaampies ontwikkel?Maar wat seker is, is dat dit kommerwekkend is dat soveel ontsnappingsmutasies min effek het op RBD-vou of reseptoraffiniteit, en daar is reeds 'n paar lae-vlak mutasies in sirkulerende virusse.Op die ou end is dit nodig om te wag en waar te neem watter mutasies SARS-CoV-2 sal oordra wanneer dit onder die bevolking versprei.Ons werk sal "waarneming" help deur onmiddellik die impak van mutasies wat deur virale genoomtoesig geklassifiseer word, te verduidelik.
Hierdie is 'n ooptoegangartikel wat onder die bepalings van die Creative Commons Erkenningslisensie versprei word.Die artikel laat onbeperkte gebruik, verspreiding en reproduksie in enige medium toe onder die voorwaarde dat die oorspronklike werk behoorlik aangehaal word.
Let wel: Ons vra jou net om jou e-posadres te verskaf sodat die persoon wat jy by die bladsy aanbeveel weet dat jy wil hê hulle moet die e-pos sien en dat dit nie strooipos is nie.Ons sal geen e-posadresse vaslê nie.
Hierdie vraag word gebruik om te toets of jy 'n besoeker is en om outomatiese strooipos indiening te voorkom.
Tyler N.Starr, Allison J.Greaney, Amin Addetia, William W. Hannon, Manish C. Choudhary (Manish C. Choudhary), Adam S. Dinges (Adam S.
Die volledige kaart van SARS-CoV-2-mutasies wat die Regeneron-monoklonale teenliggaammengsel ontsnap, help om die evolusie van die virus in die behandeling van pasiënte te verduidelik.
Tyler N.Starr, Allison J.Greaney, Amin Addetia, William W. Hannon, Manish C. Choudhary (Manish C. Choudhary), Adam S. Dinges (Adam S.
Die volledige kaart van SARS-CoV-2-mutasies wat die Regeneron-monoklonale teenliggaammengsel ontsnap, help om die evolusie van die virus in die behandeling van pasiënte te verduidelik.
©2021 American Association for the Advancement of Science.alle regte voorbehou.AAAS is 'n vennoot van HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef en COUNTER.Science ISSN 1095-9203.
Postyd: 24 Februarie 2021