Pluraj antikorpoj jam estas uzataj aŭ evoluantaj kiel terapioj por la traktado de COVID-19.Kun la apero de novaj variantoj de severa akra spira sindromo koronavirus 2 (SARS-CoV-2), estas grave antaŭdiri ĉu ili ankoraŭ estos susceptibles al antikorpa terapio.Starr et al.Oni uzis gistbibliotekon, kiu kovras ĉiujn mutaciojn en la receptora liganta domajno de SARS-CoV-2, kiu ne forte interrompos la ligon al la gastiga ricevilo (ACE2), kaj mapos kiel ĉi tiuj mutacioj influas la tri La ĉefaj kontraŭ-SARS-CoV. -2 ligado de antikorpoj.Tiuj figuroj identigas mutaciojn kiuj evitas antikorpligadon, inkluzive de ununuraj mutacioj kiuj evitas la du antikorpojn en la Regeneron-antikorpmiksaĵo.Multaj mutacioj kiuj evitas ununuran antikorpon disvastiĝas en homoj.
Antikorpoj estas ebla terapio por la traktado de severa akra spira sindromo koronavirus 2 (SARS-CoV-2), sed ne estas klare, ke la viruso evoluas por eviti ilian riskon.Ĉi tie, ni mapas kiel ĉiuj mutacioj en la SARS-CoV-2 ricevilo liga domajno (RBD) influas la ligon de la REGN-COV2 koktelo al la antikorpo LY-CoV016.Tiuj kompletaj mapoj rivelis aminoacidmutacion kiu tute evitis la REGN-COV2 miksaĵon, kiu estas kunmetita de du antikorpoj REGN10933 kaj REGN10987 kiuj celas malsamajn strukturajn epitopojn.Tiuj figuroj ankaŭ identigas virusmutaciojn elektitajn en persiste infektitaj pacientoj traktitaj kun REGN-COV2 kaj dum en vitra virusa fuĝselektado.Fine, ĉi tiuj figuroj malkaŝas, ke mutacioj, kiuj eskapas ununuran antikorpon, jam ĉeestas en cirkulantaj SARS-CoV-2-trostreĉoj.Tiuj kompletaj fuĝmapoj povas klarigi la sekvojn de mutacioj observitaj dum virusgvatado.
Antikorpoj estas evoluigitaj por trakti severan akutan spiran sindromon koronavirus 2 (SARS-CoV-2) (1).Antikorpoj kontraŭ certaj aliaj virusoj povas esti igitaj neefikaj per virusmutacioj elektitaj dum la terapio de sepsaj pacientoj (2, 3) aŭ virusmutacioj kiuj disvastiĝis tutmonde por doni reziston al la tuta virusklado.Tial, determini kiuj SARS-CoV-2-mutacioj povas eviti ŝlosilajn antikorpojn estas kritika por taksi kiel mutacioj observitaj dum virusgvatado influas la efikecon de antikorpterapio.
La plej multaj gvidaj anti-SARS-CoV-2 antikorpoj celas la virusreceptoran ligan domajnon (RBD), kiu mediacias ligadon al la receptoro de angiotensina konvertanta enzimo 2 (ACE2) (5, 6).Lastatempe, ni evoluigis profundan mutacian skanan metodon por mapi kiel ĉiuj mutacioj de RBD influas ĝian funkcion kaj rekonon de kontraŭvirusaj antikorpoj (7, 8).La metodo implikas krei bibliotekon de RBD-mutaciuloj, esprimante ilin sur la surfaco de gisto, kaj uzi fluoreskec-aktivigitan ĉelordigon kaj profundan sekvencon por kvantigi kiel ĉiu mutacio influas RBD-faldadon, ACE2-afinecon (mezuritan en titradoserio), kaj antikorpligado. (Figuro S1A).En ĉi tiu studo, ni uzis la ripetan mutaciulbibliotekon priskribitan en (7), kiu estas kunmetita de strekkoditaj RBD-variaĵoj, kovrante 3804 el la 3819 eblaj mutacioj de aminoacidoj.Nia biblioteko estis preparita el la genetika fono RBD de la frua izolita Wuhan-Hu-1.Kvankam la ofteco de pluraj mutaciuloj pliiĝas, ili ankoraŭ reprezentas la plej oftajn RBD-sekvencojn (9, 10).Ni desegnis du el 2034 mutacioj, kiuj ne forte interrompas la RBD-faldadon kaj ACE-ligadon (7) kiel pasigi la REGN-COV2-koktelon (REGN10933 kaj REGN10987) (11, 12) kaj la LY-CoV016 de Eli Lilly La rekombinan formon de la antikorpo influas la metodon de ligado de antikorpo (ankaŭ nomata CB6 aŭ JS016) (13) (Figuro S1B).REGN-COV2 ĵus ricevis kriz-uzan rajtigon por COVID-19 (14), dum LY-CoV016 estas nuntempe spertanta fazon 3 klinikajn provojn (15).
[Glu406→Trp(E406W)] forte eskapis la miksaĵon de du antikorpoj (Figuro 1A).La eskapa mapo de LY-CoV016 ankaŭ malkaŝis multajn fuĝajn mutaciojn ĉe malsamaj lokoj en RBD (Figuro 1B).Kvankam kelkaj fuĝmutacioj povas difekti la kapablon de RBD ligi al ACE2 aŭ esprimi en taŭge faldita formo, laŭ antaŭaj mezuradoj de profunda mutacia skanado uzante gist-montritan RBD, multaj funkciaj mutacioj havas malmulte aŭ neniun efikon al tiuj funkciaj trajtoj (7). ) (Figuro 1, A kaj B reprezentas la perdon de ACE2-afineco, dum Figuro S2 reprezentas la malkreskon en RBD-esprimo.
(A) Mapo de la antikorpo en REGN-COV2.La liniografeo maldekstre montras la fuĝon ĉe ĉiu loko en la RBD (la sumo de ĉiuj mutacioj ĉe ĉiu loko).La logobildo dekstre montras la fortan eskapan lokon (purpura substreko).La alteco de ĉiu letero estas proporcia al la forto de la fuĝo mediaciita per la aminoacida mutacio, kaj "fuĝpoentaro" de 1 por ĉiu mutacio egalrilatas al kompleta fuĝo.La y-aksa skalo estas malsama por ĉiu vico, do, ekzemple, E406W evitas ĉiujn REGN-antikorpojn, sed ĝi estas plej evidenta por kokteloj ĉar ĝi estas superfortita de la aliaj fuĝejoj de individuaj antikorpoj.Por la skalebla versio, S2, A kaj B estas uzataj por kolorigi la mapon per kiel mutacioj influas la esprimon de faldita RBD.S2, C kaj D kutimas distribui la influon sur ACE2-afineco kaj RBD-esprimo inter ĉiuj mutacioj observitaj en cirkulantaj virusizoloj.(B) Kiel montrite en (A), desegnu LY-CoV016.(C) Uzu pik-pseŭdotipitajn lentivirajn partiklojn por kontroli ŝlosilajn mutaciojn en la neŭtraliga provo.Ni elektis kontroli la mutaciojn, kiuj antaŭvidas havi pli grandan efikon aŭ ekzisti kun alta ofteco en SARS-CoV-2-izoloj (kiel N439K) en la cirkulado.Ĉiu punkto reprezentas la faldpliiĝon de la mediana inhibicia koncentriĝo (IC50) de la mutacio relative al la pinto de la nemutaciita sovaĝa tipo (WT) enhavanta D614G.La blua strekita linio 1 reprezentas neŭtraligan efikon similan al WT, kaj valoro> 1 reprezentas pliigitan neŭtraligan reziston.La koloro de la punkto indikas ĉu vi volas eskapi de la mapo.La punktoj indikas ke ĉar la IC50 estas ekster la dilua serio uzita, la multobla ŝanĝo estas kontrolita (supra aŭ malsupra limo).Plej multaj mutaciuloj estas testitaj duplikate, do estas du punktoj.La kompleta neŭtraliga kurbo estas montrita en Figuro 2. S3.La unuliteraj mallongigoj de aminoacidaj restaĵoj estas jenaj: A, Ala;C, Cisteino;D, Asp;E, Glu;F, Phe;G, Gly;H, lia;mi, Ile;K, lizino;L, Liu;Metropolis N, Assen;P, Avantaĝo;Q, Gln;R, Arg;S, Ser;T, Thr;V, Val;W, triptofano;kaj Y, Tyr.
Por kontroli la antigenan efikon de ŝlosilaj mutacioj, ni faris neŭtraligan analizon uzante paniklaj pseŭdotipitajn lentivirajn partiklojn, kaj trovis, ke ekzistas konsistenco inter la antikorpa liganta eskapa mapo kaj la neŭtraliga provo (Figuro 1C kaj Figuro S3).Kiel atendite de la REGN-COV2 antikorpa mapo, la mutacio ĉe pozicio 486 estas nur neŭtraligita per REGN10933, dum la mutacio ĉe pozicioj 439 kaj 444 estas nur neŭtraligita per REGN10987, tiel ke tiuj mutacioj ne povas eskapi.Sed E406W eskapis la du antikorpojn REGN-COV2, do ĝi ankaŭ forte eskapis la miksaĵon.Tra struktura analizo kaj virusa eskapa elekto, Regeneron kredas, ke neniu ununura aminoacida mutacio povas eskapi la du antikorpojn en la koktelo (11, 12), sed nia kompleta mapo identigas E406W kiel koktela eskapa mutacio.E406W influas la antikorpon REGN-COV2 relative specifa maniero, kaj ne grave malhelpas la funkcion de RBD, ĉar ĝi nur iomete reduktas la neŭtraligan efikon de LY-CoV016 (Figuro 1C) kaj la titolon de pikitaj pseŭdotipaj lentivirpartikloj (Figuro). S3F).
Por esplori ĉu nia fuĝmapo kongruas kun la evoluo de virusoj sub selektado de antikorpoj, ni unue kontrolis la datumojn de la Regeneron-virusa eskapa elekta eksperimento, en kiu la esprimpiko estis kreskigita en ĉelkulturo en ĉeesto de iu ajn REGN10933 La vezikula. stomatita viruso (VSV), REGN10987 aŭ REGN-COV2 koktelo (12).Ĉi tiu laboro identigis kvin fuĝmutaciojn de REGN10933, du fuĝmutaciojn de REGN10987, kaj neniujn mutaciojn de koktelo (Figuro 2A).La mutacioj elektitaj de ĉiuj sep ĉelkulturoj estas elstarigitaj en nia fuĝmapo, kaj la unu-nukleotida ŝanĝo de la sovaĝtipa kodono en la Wuhan-Hu-1 RBD-sekvenco ankaŭ estas alirebla (Figuro 2B), indikante la diferencon inter fuĝoj Konkordo. grafeo kaj virusevoluo sub antikorpa premo en ĉelkulturo.Indas noti, ke E406W ne povas esti alirita per ununuraj nukleotidaj ŝanĝoj, kio povas klarigi kial la Regeneron-koktelelektado ne povas identigi ĝin malgraŭ la relative bona toleremo de RBD-faldado kaj ACE2-afineco.
(A) En ĉeesto de antikorpoj, Regeneron uzas paniklan pseŭdotipon VSV por elekti virusajn eskapan mutaciojn en ĉelkulturo (12).(B) La eskapa diagramo, kiel montrite en Figuro 1A, sed nur montras la mutaciojn alireblajn per ununura nukleotida ŝanĝo en la sekvenco Wuhan-Hu-1.Ne-griza indikas mutaciojn en ĉelkulturo (ruĝa), kaj infektitaj pacientoj (bluaj) ), aŭ ambaŭ (purpuraj).Figuro S5 montras tiujn grafeojn, kiuj estas koloraj per kiel mutacioj influas ACE2-afinecon aŭ RBD-esprimon.(C) Kinetiko de RBD-mutacio en pacientoj traktitaj kun REGN-COV2 en la 145-a tago de infekto (nigre punktita vertikala linio).La ofteco de ligo inter E484A kaj F486I pliiĝis, sed ĉar E484A ne estas eskapa mutacio en nia figuro, ĝi ne estas montrita en aliaj paneloj.Vidu ankaŭ figuron.S4.(D) La fuĝmutacioj kiuj okazas en ĉelkulturo kaj infektitaj pacientoj estas alireblaj per ununura nukleotido, kaj la ligado de eskapaj antikorpoj ne kaŭzas ajnan gravan koston al ACE2-afineco [kiel mezurite per la gista montra metodo (7)].Ĉiu punkto estas mutacio, kaj ĝia formo kaj koloro indikas ĉu ĝi povas esti alirita kaj elektita dum viruskresko.La pli dekstraj punktoj sur la x-akso indikas pli fortan antikorpan ligan fuĝon;la pli altaj punktoj sur la y-akso indikas pli altan ACE2-afinecon.
Por determini ĉu Escape Atlas povas analizi la evoluon de virusoj infektantaj homojn, ni ekzamenis profundajn sinsekvajn datumojn de persiste infektita imunokompromita paciento, kiu ricevis REGN-COV2 en la 145-a tago post la diagnozo de COVID-19-Traktado (16).Malfrua traktado permesas al la viruspopulacio de la paciento akumuli genetikan diversecon, iuj el kiuj povas esti pelitaj de imuna streso, ĉar la paciento havas malfortan aŭtoneŭtraligan antikorpan respondon antaŭ terapio (16).Post administrado de REGN-COV2, la ofteco de kvin aminoacidaj mutacioj en RBD rapide ŝanĝiĝis (Figuro 2C kaj Figuro S4).Nia fuĝmapo montris, ke tri el ĉi tiuj mutacioj eskapis REGN10933 kaj unu eskapis REGN10987 (Figuro 2B).Indas noti, ke post la antikorpa traktado, ne ĉiuj mutacioj estis translokigitaj al la fiksa loko.Male, ekzistas la pliiĝo kaj falo de konkurado (Figuro 2C).Ĉi tiu ŝablono estis observita en la interna evoluo de la adaptaj gastigantoj de aliaj virusoj (17, 18), eble pro konkurado inter genetikaj liberrajdaj kaj virusgenlinioj.Ambaŭ ĉi tiuj fortoj ŝajnas ludi rolon en pacientoj kun konstanta infekto (Figuro 2C kaj Figuro S4C): E484A (ne eskapa mutacio en nia diagramo) kaj F486I (eskap REGN10933) liberrajda post kuracado, kaj virusaj genlinioj portantaj N440D Kaj Q493K (eskapante REGN10987 kaj REGN10933, respektive) unue konkuris kun REGN10933 fuĝmutaciulo Y489H, kaj tiam konkuris kun la genlinio portanta E484A kaj F486I kaj Q493K.
Tri el la kvar fuĝmutacioj en pacientoj traktitaj kun REGN-COV2 ne estis identigitaj en la virusĉelkulturelekto de Regeneron (Figuro 2B), kiu ilustras la avantaĝon de la kompleta mapo.Virusselektado estas nekompleta ĉar ili povas nur identigi iujn ajn mutaciojn hazarde elektitajn en tiu speciala ĉelkultureksperimento.Male, la kompleta mapo komentas ĉiujn mutaciojn, kiuj povas inkludi mutaciojn kaŭzitajn de kialoj nerilataj al terapio, sed hazarde influas antikorpligadon.
Kompreneble, la evoluo de virusoj estas tuŝita de funkciaj limigoj kaj premo eviti antikorpojn.La mutacioj kaj pacientoj elektitaj en ĉelkulturo ĉiam renkontas la sekvajn kriteriojn: ili evitas antikorpan ligon, povas eniri tra ununura nukleotidŝanĝo, kaj havas malmulte aŭ neniun koston al ACE2-afineco [tra la antaŭaj profundaj mutacioj montritaj uzante gisto Skanan mezuradon RBD (7) )] (Figuro 2D kaj Figuro S5).Tial, kompleta mapo de kiel mutacioj influas esencajn biokemiajn fenotipojn de RBD (kiel ekzemple ACE kaj antikorpligado) povas esti utiligita por taksi eblajn padojn por virusevoluo.Unu averto estas ke en pli longa evolua tempokadro, kiel observite en virusa imuneco kaj drogfuĝo, pro epistataj interagoj, la tolerspaco por mutacioj povas ŝanĝiĝi (19-21).
La kompleta mapo permesas al ni taksi la ekzistantajn fuĝmutaciojn en la cirkulanta SARS-CoV-2.Ni kontrolis ĉiujn disponeblajn hom-derivitajn SARS-CoV-2-sekvencojn ekde la 11-a de januaro 2021 kaj trovis, ke granda nombro da RBD-mutacioj eskapis unu aŭ pli da antikorpoj (Figuro 3).Tamen, la nura fuĝmutacio ĉeestanta en>0.1% de la sekvenco estas REGN10933 fuĝmutacio Y453F [0.3% de la sekvenco;vidu (12)], REGN10987 eskapa mutaciulo N439K [1.7% de la sekvenco;vidu Figuro 1C kaj (22)], Kaj LY-CoV016 eskapas mutacion K417N (0.1% sekvenco; vidu ankaŭ Figuro 1C).Y453F estas asociita kun sendependaj eksplodoj rilataj al vizonbienoj en Nederlando kaj Danio (23, 24);indas noti, ke la vizono-sekvenco mem foje enhavas aliajn fuĝmutaciojn, kiel ekzemple F486L (24).N439K estas tre populara en Eŭropo, kaj konsistigas grandan parton de la sekvenco de Skotlando kaj Irlando en Eŭropo (22, 25).K417N ekzistas en la B.1.351 genlinio unue malkovrita en Sudafriko (10).Alia mutacio de aktuala zorgo estas N501Y, kiu ĉeestas en B.1.351 kaj ankaŭ en la B.1.1.7 genlinio origine identigita en la UK (9).Nia mapo montras, ke N501Y ne efikas sur REGN-COV2-antikorpo, sed nur moderan efikon sur LY-CoV016 (Figuro 3).
Por ĉiu antikorpo aŭ antikorpa kombinaĵo, de la 11-a de januaro 2021, inter la 317,866 altkvalitaj homdevenaj SARS-CoV-2-sekvencoj sur GISAID (26), la rilato inter la eskapa poentaro por ĉiu mutacio kaj ĝia frekvenco.Ĝi estas markita.La REGN-COV2 koktela fuĝmutacio E406W postulas multoblajn nukleotidŝanĝojn en la Wuhan-Hu-1 RBD-sekvenco, kaj ne estas observita en la GISAID-sekvenco.Aliaj mutacioj de restaĵo E406 (E406Q kaj E406D) estis observitaj kun malaltfrekvenca nombrado, sed tiuj mutaciantaj aminoacidoj ne estas ununuraj nukleotidmutacioj malproksime de W.
Kiel atendite, fuĝmutacioj kutime okazas en la antikorpo-RBD-interfaco.Tamen, strukturo sole ne sufiĉas por antaŭdiri kiuj mutacioj mediacias fuĝon.Ekzemple, LY-CoV016 uzas siajn pezajn kaj malpezajn ĉenojn por ligi al larĝa epitopo kiu interkovras la ACE2-liga surfaco, sed la fuĝprocezo implikas mutaciojn en RBD-restaĵoj en la peza ĉena komplementeca determina regiono (Figuro 4A kaj Figuro S6, E al. G).Kontraste, fuĝoj de REGN10933 kaj REGN10987 ĉefe okazis ĉe la RBD-restaĵoj stakigitaj ĉe la interfaco de antikorpaj pezaj kaj malpezaj ĉenoj (Figuro 4A kaj Figuro S6, A ĝis D).La mutacio E406W, kiu evitis la miksaĵon REGN-COV2, okazis ĉe restaĵoj, kiuj ne estis en kontakto kun ambaŭ antikorpoj (Figuro 4, A kaj B).Kvankam E406 estas strukture pli proksima al LY-CoV016 (Figuro 4B kaj Figuro S6H), la E406W-mutacio havas multe pli malgrandan efikon al la antikorpo (Figuro 1, B kaj C), indikante ke la specifa longdistanca struktura mekanismo estas kontraŭ-REGN. - Antikorpo COV2 (Figuro S6I).En resumo, mutacioj ĉe RBD-restaĵoj en kontakto kun antikorpoj ne ĉiam mediacias fuĝon, kaj kelkaj signifaj fuĝmutacioj okazas ĉe restaĵoj ne en kontakto kun antikorpoj (Figuro 4B kaj Figuro S6, D kaj G).
(A) La fuĝdiagramo projekciita sur la RBD-strukturo ligita per la antikorpo.[REGN10933 kaj REGN10987: Proteina Datumbazo (PDB) ID 6XDG (11);LY-CoV016: PDB ID 7C01 (13)].La variaj domajnoj de la pezaj kaj malpezaj ĉenoj de la antikorpo estas montritaj kiel bluaj bildstrioj, kaj la koloro sur la surfaco de la RBD indikas la forton de la mutaci-mediaciita fuĝo en tiu loko (blanko indikas neniun fuĝon, kaj ruĝa indikas la plej forten). eskapa loko de la antikorpo aŭ miksaĵo).Ejoj kiuj ne estas funkcie mutaciitaj estas grizitaj.(B) Por ĉiu antikorpo, klasifiku la retejon kiel rektan antikorpan kontakton (ne-hidrogenaj atomoj ene de 4Å de la antikorpo), proksimala antikorpo (4 ĝis 8Å) aŭ distala antikorpo (> 8Å).Ĉiu punkto reprezentas ejon, dividitan en fuĝo (ruĝa) aŭ ne-fuĝo (nigra).La griza strekita linio reprezentas la kritikan valoron uzatan por klasifiki la retejon kiel fuĝon aŭ ne-fuĝon (por detaloj, vidu Materialoj kaj Metodoj).La ruĝaj kaj nigraj nombroj indikas kiom da ejoj en ĉiu kategorio estas eskapitaj aŭ neeskapitaj.
En ĉi tiu studo, ni tute mapis la mutaciojn, kiuj evitas la tri ĉefajn anti-SARS-CoV-2 antikorpojn.Tiuj mapoj indikas ke la antaŭa karakterizado de fuĝmutacioj estas nekompleta.Nek unuopaj aminoacidmutacioj kiuj povas eviti la du antikorpojn en la REGN-COV2-koktelo estis identigitaj, nek ili identigis la plimulton de persistaj infektaj pacientoj traktitaj per la koktelo.mutacio.Kompreneble, nia mapo ankoraŭ ne respondis la plej urĝan demandon: Ĉu SARS-CoV-2 disvolviĝos ampleksan reziston al ĉi tiuj antikorpoj?Sed kio estas certa estas, ke estas maltrankvile, ke tiom da eskapaj mutacioj havas malmulte da efiko sur RBD-faldado aŭ receptorafineco, kaj jam ekzistas kelkaj malaltnivelaj mutacioj en cirkulantaj virusoj.Fine, necesas atendi kaj observi, kiajn mutaciojn SARS-CoV-2 transdonos kiam ĝi disvastiĝos inter la loĝantaro.Nia laboro helpos "observadon" tuj klarigante la efikon de mutacioj klasifikitaj per vira genoma gvatado.
Ĉi tio estas libera alira artikolo distribuita laŭ la kondiĉoj de la Krea Komunaĵo Atribuite.La artikolo permesas senrestriktan uzon, distribuon kaj reproduktadon en iu ajn medio sub la kondiĉo ke la origina laboro estas konvene citita.
Noto: Ni nur petas vin provizi vian retadreson por ke la persono, kiun vi rekomendas al la paĝo, sciu, ke vi volas, ke ili vidu la retpoŝton kaj ke ĝi ne estas spamo.Ni ne kaptos retpoŝtadresojn.
Ĉi tiu demando estas uzata por provi ĉu vi estas vizitanto kaj malhelpi aŭtomatan sendadon de spamado.
Tyler N.Starr, Allison J.Greaney, Amin Addetia, William W. Hannon, Manish C. Choudhary (Manish C. Choudhary), Adam S. Dinges (Adam S.
La kompleta mapo de mutacioj de SARS-CoV-2, kiuj eskapas la miksaĵon de unuklonaj antikorpoj de Regeneron, helpas klarigi la evoluon de la viruso en traktado de pacientoj.
Tyler N.Starr, Allison J.Greaney, Amin Addetia, William W. Hannon, Manish C. Choudhary (Manish C. Choudhary), Adam S. Dinges (Adam S.
La kompleta mapo de mutacioj de SARS-CoV-2, kiuj eskapas la miksaĵon de unuklonaj antikorpoj de Regeneron, helpas klarigi la evoluon de la viruso en traktado de pacientoj.
©2021 Amerika Asocio por la Akcelo de Scienco.ĉiuj rajtoj rezervitaj.AAAS estas partnero de HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef kaj COUNTER.Science ISSN 1095-9203.
Afiŝtempo: Feb-24-2021