Sawetara antibodi wis digunakake utawa dikembangake minangka terapi kanggo perawatan COVID-19.Kanthi munculé varian anyar saka sindrom pernapasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2), penting kanggo prédhiksi apa isih bakal rentan kanggo terapi antibodi.Starr et al.Perpustakaan ragi digunakake, sing nyakup kabeh mutasi ing domain ikatan reseptor SARS-CoV-2 sing ora bakal ngganggu ikatan karo reseptor inang (ACE2), lan peta kepiye mutasi kasebut mengaruhi telu kasebut. - 2 ikatan antibodi.Angka kasebut ngenali mutasi sing lolos saka ikatan antibodi, kalebu mutasi tunggal sing lolos saka rong antibodi ing campuran antibodi Regeneron.Akeh mutasi sing uwal saka antibodi siji sing nyebar ing manungsa.
Antibodi minangka terapi potensial kanggo perawatan sindrom pernapasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2), nanging ora jelas manawa virus kasebut berkembang supaya bisa lolos saka risiko kasebut.Ing kene, kita peta kepiye kabeh mutasi ing domain pengikat reseptor SARS-CoV-2 (RBD) mengaruhi ikatan koktail REGN-COV2 menyang antibodi LY-CoV016.Peta lengkap iki nuduhake mutasi asam amino sing nyingkiri campuran REGN-COV2, sing kasusun saka rong antibodi REGN10933 lan REGN10987 sing target epitope struktural sing beda.Angka kasebut uga ngenali mutasi virus sing dipilih ing pasien sing terus-terusan kena infeksi sing diobati karo REGN-COV2 lan sajrone pilihan uwal virus in vitro.Pungkasan, angka kasebut nuduhake manawa mutasi sing lolos saka antibodi siji wis ana ing galur SARS-CoV-2 sing nyebar.Peta uwal sing lengkap iki bisa nerangake akibat saka mutasi sing diamati sajrone pengawasan virus.
Antibodi dikembangake kanggo nambani sindrom pernapasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2) (1).Antibodi marang virus liyane bisa dadi ora efektif amarga mutasi virus sing dipilih sajrone perawatan pasien sing kena infeksi (2, 3) utawa mutasi virus sing wis nyebar sacara global kanggo menehi resistensi marang kabeh klade virus.Mula, nemtokake mutasi SARS-CoV-2 sing bisa uwal saka antibodi kunci penting kanggo netepake kepiye mutasi sing diamati sajrone pengawasan virus mengaruhi efektifitas terapi antibodi.
Antibodi anti-SARS-CoV-2 sing paling unggul ngarahake domain pengikat reseptor virus (RBD), sing dadi mediasi ikatan karo reseptor enzim konversi angiotensin 2 (ACE2) (5, 6).Bubar, kita wis ngembangake metode pemindaian mutasi sing jero kanggo menehi peta carane kabeh mutasi RBD mengaruhi fungsi lan pangenalan dening antibodi antivirus (7, 8).Cara kasebut kalebu nggawe perpustakaan mutan RBD, nyatakake ing permukaan ragi, lan nggunakake pangurutan sel sing diaktifake fluoresensi lan urutan jero kanggo ngitung carane saben mutasi mengaruhi lempitan RBD, afinitas ACE2 (diukur ing seri titrasi), lan ikatan antibodi. (Gambar S1A).Ing panliten iki, kita nggunakake perpustakaan mutan bola-bali sing diterangake ing (7), sing kasusun saka varian RBD barcoded, kalebu 3804 saka 3819 mutasi asam amino sing bisa ditindakake.Pustaka kita disiapake saka latar mburi genetik RBD saka Wuhan-Hu-1 sing diisolasi awal.Sanajan frekuensi sawetara mutan saya tambah, nanging isih nuduhake urutan RBD sing paling umum (9, 10).Kita wis nggambar rong mutasi 2034 sing ora banget ngganggu lempitan RBD lan ikatan ACE (7) carane ngliwati koktail REGN-COV2 (REGN10933 lan REGN10987) (11, 12) lan Eli Lilly LY-CoV016 Bentuk rekombinan saka antibodi mengaruhi cara antibodi naleni (uga disebut CB6 utawa JS016) (13) (Gambar S1B).REGN-COV2 bubar diwenehi wewenang panggunaan darurat kanggo COVID-19 (14), nalika LY-CoV016 saiki lagi ngalami uji klinis fase 3 (15).
[Glu406→Trp(E406W)] banget uwal saka campuran loro antibodi (Gambar 1A).Peta uwal saka LY-CoV016 uga nuduhake akeh mutasi uwal ing macem-macem situs ing RBD (Gambar 1B).Sanajan sawetara mutasi uwal bisa ngrusak kemampuan RBD kanggo ikatan karo ACE2 utawa diekspresikake ing wangun sing dilipat kanthi tepat, miturut pangukuran scan mutasi jero sadurunge nggunakake RBD sing ditampilake ragi, akeh mutasi fungsional duweni efek sing sithik utawa ora ana pengaruhe marang sifat fungsional kasebut (7 ) (Figure 1, A lan B makili mundhut saka karemenan ACE2, nalika Figure S2 nuduhake nyuda ing expression RBD.
(A) Pemetaan antibodi ing REGN-COV2.Grafik garis ing sisih kiwa nuduhake uwal ing saben situs ing RBD (jumlah kabeh mutasi ing saben situs).Gambar logo ing sisih tengen nuduhake lokasi uwal sing kuwat (garis ungu).Dhuwur saben huruf sebanding karo kekuatan uwal sing ditengahi dening mutasi asam amino, lan "skor uwal" 1 kanggo saben mutasi cocog karo uwal lengkap.Skala y-sumbu beda kanggo saben baris, supaya, contone, E406W uwal kabeh antibodi REGN, nanging paling ketok kanggo koktail amarga wis kepunjulen dening situs uwal liyane antibodi individu.Kanggo versi skalabel, S2, A lan B, digunakake kanggo werna peta kanthi cara mutasi mengaruhi ekspresi RBD sing dilipat.S2, C lan D digunakake kanggo nyebarake pengaruh ing afinitas ACE2 lan ekspresi RBD ing antarane kabeh mutasi sing diamati ing isolat virus sing nyebar.(B) Kaya sing dituduhake ing (A), tarik LY-CoV016.(C) Gunakake partikel lentiviral spike-pseudotyped kanggo verifikasi mutasi kunci ing uji netralisasi.Kita milih kanggo verifikasi mutasi sing diprediksi duwe pengaruh sing luwih gedhe utawa ana ing frekuensi dhuwur ing isolat SARS-CoV-2 (kayata N439K) ing sirkulasi.Saben titik nggambarake paningkatan lipatan konsentrasi penghambat median (IC50) saka mutasi relatif marang puncak jinis liar (WT) sing ora dimutasi sing ngemot D614G.Garis putus-putus biru 1 nuduhake efek netralisasi sing padha karo WT, lan nilai> 1 nuduhake resistensi netralisasi sing tambah.Werna titik kasebut nuduhake yen sampeyan pengin uwal saka peta.Titik kasebut nuduhake yen IC50 ana ing njaba seri pengenceran sing digunakake, owah-owahan kaping pirang-pirang dicenthang (wates ndhuwur utawa ngisor).Umume mutan diuji kanthi duplikat, mula ana rong titik.Kurva netralisasi lengkap ditampilake ing Gambar 2. S3.Singkatan siji huruf saka residu asam amino kaya ing ngisor iki: A, Ala;C, Sistein;D, Asp;E, Glu;F, Phe;G, Gli;H, kang;Aku, Ile;K, lisin;L, Liu;Metropolis N, Assen;P, Pro;Q, Gln;R, Arg;S, Ser;T, Thr;V, Val;W, triptofan;lan Y, Tyr.
Kanggo verifikasi efek antigen mutasi kunci, kita nindakake uji netralisasi nggunakake partikel lentiviral pseudotyped panicle, lan nemokake yen ana konsistensi antarane peta uwal pengikat antibodi lan uji netralisasi (Gambar 1C lan Gambar S3).Kaya sing dikarepake saka peta antibodi REGN-COV2, mutasi ing posisi 486 mung dinetralake dening REGN10933, dene mutasi ing posisi 439 lan 444 mung dinetralake dening REGN10987, mula mutasi kasebut ora bisa lolos.Nanging E406W lolos saka rong antibodi REGN-COV2, mula uga bisa uwal saka campuran kasebut.Liwat analisis struktural lan pilihan uwal virus, Regeneron yakin manawa ora ana mutasi asam amino sing bisa lolos saka loro antibodi ing koktail (11, 12), nanging peta lengkap kita ngenali E406W minangka mutasi uwal koktail.E406W mengaruhi antibodi REGN-COV2 kanthi cara sing relatif spesifik, lan ora ngganggu fungsi RBD kanthi serius, amarga mung nyuda efek netralisasi LY-CoV016 (Gambar 1C) lan titer partikel lentiviral pseudotyped spiked (Gambar S3F).
Kanggo njelajah apa peta uwal kita konsisten karo evolusi virus ing pilihan antibodi, kita pisanan mriksa data eksperimen pilihan uwal virus Regeneron, ing ngendi ekspresi spike ditanam ing kultur sel ing ngarsane REGN10933 vesikular. virus stomatitis (VSV), REGN10987 utawa koktail REGN-COV2 (12).Karya iki nemtokake limang mutasi uwal saka REGN10933, rong mutasi uwal saka REGN10987, lan ora ana mutasi saka koktail (Gambar 2A).Mutasi sing dipilih dening kabeh pitung kultur sel disorot ing peta uwal kita, lan owah-owahan siji-nukleotida saka kodon jinis liar ing urutan RBD Wuhan-Hu-1 uga bisa diakses (Gambar 2B), nuduhake prabédan antarane Concordance sing lolos. grafik lan evolusi virus ing tekanan antibodi ing kultur sel.Wigati dicathet yen E406W ora bisa diakses kanthi owah-owahan nukleotida siji, sing bisa nerangake kenapa pilihan koktail Regeneron ora bisa ngenali sanajan toleransi lempitan RBD lan afinitas ACE2 sing relatif apik.
(A) Ing ngarsane antibodi, Regeneron nggunakake panicle pseudotype VSV kanggo milih mutasi virus lolos ing kultur sel (12).(B) Diagram uwal, kaya sing ditampilake ing Gambar 1A, nanging mung nuduhake mutasi sing bisa diakses kanthi owah-owahan nukleotida siji ing urutan Wuhan-Hu-1.Non-abu-abu nuduhake mutasi ing kultur sel (abang), lan pasien sing kena infeksi (biru) ), utawa loro-lorone (ungu).Gambar S5 nuduhake grafik kasebut, sing diwarnai kanthi cara mutasi mengaruhi afinitas ACE2 utawa ekspresi RBD.(C) Kinetika mutasi RBD ing pasien sing diobati karo REGN-COV2 ing dina kaping 145 infeksi (garis vertikal titik ireng).Frekuensi sambungan antarane E484A lan F486I tambah, nanging wiwit E484A ora mutasi uwal ing tokoh kita, ora ditampilake ing panel liyane.Deleng uga tokoh.S4.(D) Mutasi uwal sing kedadeyan ing kultur sel lan pasien sing kena infeksi bisa diakses kanthi nukleotida tunggal, lan ikatan antibodi sing lolos ora nyebabake biaya utama kanggo afinitas ACE2 [kaya sing diukur kanthi metode tampilan ragi (7)].Saben titik minangka mutasi, lan wujud lan warna kasebut nuduhake manawa bisa diakses lan dipilih nalika tuwuh virus.Titik tangan tengen sing luwih akeh ing sumbu-x nuduhake uwal ikatan antibodi sing luwih kuat;titik sing luwih dhuwur ing sumbu y nuduhake afinitas ACE2 sing luwih dhuwur.
Kanggo nemtokake manawa Escape Atlas bisa nganalisa evolusi virus sing nginfeksi manungsa, kita mriksa data urutan jero saka pasien immunocompromised sing terus-terusan kena infeksi sing nampa REGN-COV2 ing dina kaping 145 sawise diagnosa Perawatan COVID-19 (16).Pengobatan pungkasan ngidini populasi virus pasien nglumpukake keragaman genetik, sawetara bisa uga didorong dening stres kekebalan, amarga pasien duwe respon antibodi autoneutralisasi sing lemah sadurunge perawatan (16).Sawise administrasi REGN-COV2, frekuensi limang mutasi asam amino ing RBD diganti kanthi cepet (Gambar 2C lan Gambar S4).Peta uwal kita nuduhake yen telung mutasi iki lolos saka REGN10933 lan siji lolos saka REGN10987 (Gambar 2B).Wigati dicathet yen sawise perawatan antibodi, ora kabeh mutasi ditransfer menyang situs sing tetep.Kosok baline, ana munggah lan mudhun kompetisi (Gambar 2C).Pola iki wis diamati ing évolusi internal saka host adaptif virus liyane (17, 18), bisa uga amarga kompetisi antarane genetis free-nunggang lan garis keturunan virus.Loro-lorone pasukan kasebut nduweni peran ing pasien kanthi infeksi terus-terusan (Gambar 2C lan Gambar S4C): E484A (dudu mutasi uwal ing diagram kita) lan F486I (uwal REGN10933) nunggang gratis sawise perawatan, lan garis keturunan virus sing nggawa N440D Lan Q493K (uwal REGN10987 lan REGN10933, mungguh) pisanan saingan karo REGN10933 mutan uwal Y489H, lan banjur saingan karo garis keturunan mawa E484A lan F486I lan Q493K.
Telu saka papat mutasi uwal ing pasien sing diobati karo REGN-COV2 ora diidentifikasi ing pilihan kultur sel virus Regeneron (Gambar 2B), sing nggambarake kauntungan saka peta lengkap.Pilihan virus ora lengkap amarga mung bisa ngenali mutasi sing dipilih kanthi acak ing eksperimen kultur sel kasebut.Kosok baline, peta lengkap nyathet kabeh mutasi, sing bisa uga kalebu mutasi sing disebabake dening alasan sing ora ana hubungane karo perawatan, nanging ora sengaja nyebabake ikatan antibodi.
Mesthine, evolusi virus kena pengaruh watesan fungsional lan tekanan kanggo nyingkiri antibodi.Mutasi lan pasien sing dipilih ing kultur sel tansah nyukupi kritéria ing ngisor iki: bisa lolos saka ikatan antibodi, bisa mlebu liwat owah-owahan nukleotida siji, lan ora ana biaya kanggo afinitas ACE2 [liwat mutasi jero sadurunge sing ditampilake nggunakake ragi Scanning pangukuran RBD (7). )] (Gambar 2D lan Gambar S5).Mula, peta lengkap babagan mutasi mengaruhi fenotipe biokimia utama RBD (kayata ACE lan ikatan antibodi) bisa digunakake kanggo netepake kemungkinan jalur evolusi virus.Siji caveat yaiku yen ing wektu evolusi sing luwih dawa, kaya sing diamati ing kekebalan virus lan obat-obatan, amarga interaksi epistatik, ruang toleransi kanggo mutasi bisa uga owah (19-21).
Peta lengkap ngidini kita ngevaluasi mutasi uwal sing ana ing SARS-CoV-2 sing nyebar.Kita mriksa kabeh urutan SARS-CoV-2 sing kasedhiya saka manungsa wiwit tanggal 11 Januari 2021 lan nemokake manawa mutasi RBD akeh sing lolos saka siji utawa luwih antibodi (Gambar 3).Nanging, mung mutasi uwal sing ana ing> 0,1% saka urutan kasebut yaiku REGN10933 mutan uwal Y453F [0,3% saka urutan;ndeleng (12)], REGN10987 uwal mutant N439K [1,7% saka urutan;ndeleng Gambar 1C lan (22)], Lan LY-CoV016 uwal mutasi K417N (urutan 0,1%; ndeleng uga Gambar 1C).Y453F digandhengake karo wabah independen sing ana hubungane karo peternakan mink ing Walanda lan Denmark (23, 24);Perlu dicathet menawa urutan mink dhewe kadhangkala ngandhut mutasi uwal liyane, kayata F486L (24).N439K banget populer ing Eropah, lan dadi bagean gedhe saka urutan saka Skotlandia lan Irlandia ing Eropah (22, 25).K417N ana ing garis keturunan B.1.351 sing pisanan ditemokake ing Afrika Kidul (10).Mutasi liyane sing dadi perhatian saiki yaiku N501Y, sing ana ing B.1.351 lan uga ing garis keturunan B.1.1.7 sing asline diidentifikasi ing Inggris (9).Peta kita nuduhake yen N501Y ora duwe pengaruh marang antibodi REGN-COV2, nanging mung efek moderat ing LY-CoV016 (Gambar 3).
Kanggo saben kombinasi antibodi utawa antibodi, wiwit 11 Januari 2021, ing antarane 317,866 urutan SARS-CoV-2 sing diturunake manungsa kanthi kualitas dhuwur ing GISAID (26), hubungane antara skor uwal kanggo saben mutasi lan frekuensi .Iku ditandhani.Mutasi uwal koktail REGN-COV2 E406W mbutuhake pirang-pirang owah-owahan nukleotida ing urutan RBD Wuhan-Hu-1, lan ora diamati ing urutan GISAID.Mutasi liya saka residu E406 (E406Q lan E406D) diamati kanthi cacah frekuensi rendah, nanging asam amino mutan iki dudu mutasi nukleotida tunggal sing adoh saka W.
Kaya sing dikarepake, mutasi uwal biasane kedadeyan ing antarmuka antibodi-RBD.Nanging, struktur mung ora cukup kanggo prédhiksi mutasi sing dadi mediasi.Contone, LY-CoV016 nggunakake ranté abot lan entheng kanggo ngiket menyang epitope sudhut sing tumpang tindih karo permukaan ikatan ACE2, nanging proses uwal kasebut kalebu mutasi residu RBD ing wilayah penentu komplementaritas rantai abot (Gambar 4A lan Gambar S6, E nganti G).Beda, uwal saka REGN10933 lan REGN10987 utamane kedadeyan ing residu RBD sing ditumpuk ing antarmuka rantai abot lan entheng antibodi (Gambar 4A lan Gambar S6, A nganti D).Mutasi E406W sing lolos saka campuran REGN-COV2 dumadi ing residu sing ora kena kontak karo antibodi (Gambar 4, A lan B).Senajan E406 sacara struktural luwih cedhak karo LY-CoV016 (Gambar 4B lan Gambar S6H), mutasi E406W duweni efek sing luwih cilik ing antibodi (Gambar 1, B lan C), sing nuduhake mekanisme struktur jarak jauh spesifik anti-REGN. - Antibodi COV2 (Gambar S6I).Ing ringkesan, mutasi ing residu RBD ing kontak karo antibodi ora tansah mediasi uwal, lan sawetara mutasi uwal pinunjul dumadi ing residu ora kontak karo antibodi (Gambar 4B lan Gambar S6, D lan G).
(A) Diagram uwal sing digambarake ing struktur RBD sing kaiket dening antibodi.[REGN10933 lan REGN10987: Protein Database (PDB) ID 6XDG (11);LY-CoV016: ID PDB 7C01 (13)].Domain variabel saka rantai abot lan entheng antibodi ditampilake minangka kartun biru, lan werna ing permukaan RBD nuduhake kekuatan uwal sing dimediasi mutasi ing situs iki (putih nuduhake ora bisa lolos, lan abang nuduhake sing paling kuat. situs uwal saka antibodi utawa campuran).Situs sing ora mutasi fungsional bakal dadi abu-abu.(B) Kanggo saben antibodi, klasifikasi situs kasebut minangka kontak antibodi langsung (atom non-hidrogen ing 4Å antibodi), antibodi proksimal (4 nganti 8Å) utawa antibodi distal (> 8Å).Saben titik nggantosi situs, dipérang dadi uwal (abang) utawa non-uwal (ireng).Garis putus-putus abu-abu nggambarake nilai kritis sing digunakake kanggo nggolongake situs kasebut minangka uwal utawa ora uwal (kanggo rincian, deleng Bahan lan Metode).Nomer abang lan ireng nuduhake jumlah situs ing saben kategori sing bisa lolos utawa ora bisa lolos.
Ing panliten iki, kita wis ngrampungake mutasi sing nyingkiri telung antibodi anti-SARS-CoV-2 utama.Peta kasebut nuduhake yen karakterisasi mutasi uwal sadurunge ora lengkap.Mutasi asam amino siji sing bisa lolos saka rong antibodi ing koktail REGN-COV2 durung diidentifikasi, utawa ora bisa diidentifikasi mayoritas pasien infeksi terus-terusan sing diobati nganggo koktail.mutasi.Mesthine, peta kita durung mangsuli pitakon sing paling penting: Apa SARS-CoV-2 bakal ngalami resistensi ekstensif kanggo antibodi kasebut?Nanging sing mesthi, kuwatir yen akeh mutasi sing lolos ora duwe pengaruh marang lipatan RBD utawa afinitas reseptor, lan wis ana sawetara mutasi tingkat rendah ing virus sing nyebar.Pungkasane, kudu ngenteni lan mirsani mutasi sing bakal ditularake SARS-CoV-2 nalika nyebar ing antarane populasi.Pakaryan kita bakal mbantu "pengamatan" kanthi langsung njelasake dampak mutasi sing diklasifikasikake miturut pengawasan genom virus.
Iki minangka artikel akses mbukak sing disebarake miturut syarat-syarat Lisensi Atribusi Creative Commons.Artikel kasebut ngidini panggunaan, distribusi, lan reproduksi tanpa watesan ing media apa wae kanthi syarat karya asli kasebut dikutip kanthi bener.
Cathetan: Kita mung njaluk sampeyan menehi alamat email supaya wong sing disaranake menyang kaca ngerti manawa sampeyan pengin dheweke ndeleng email kasebut lan dudu spam.Kita ora bakal njupuk alamat email.
Pitakonan iki digunakake kanggo nguji manawa sampeyan minangka pengunjung lan nyegah kiriman spam otomatis.
Tyler N.Starr, Allison J.Greaney, Amin Addetia, William W. Hannon, Manish C. Choudhary (Manish C. Choudhary), Adam S. Dinges (Adam S.
Peta lengkap mutasi SARS-CoV-2 sing uwal saka campuran antibodi monoklonal Regeneron mbantu nerangake evolusi virus kanggo nambani pasien.
Tyler N.Starr, Allison J.Greaney, Amin Addetia, William W. Hannon, Manish C. Choudhary (Manish C. Choudhary), Adam S. Dinges (Adam S.
Peta lengkap mutasi SARS-CoV-2 sing uwal saka campuran antibodi monoklonal Regeneron mbantu nerangake evolusi virus kanggo nambani pasien.
© 2021 American Association for the Advancement of Science.kabeh hak dilindhungi undhang-undhang.AAAS minangka mitra HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef lan COUNTER.Science ISSN 1095-9203.
Wektu kirim: Feb-24-2021