Sababaraha antibodi parantos dianggo atanapi nuju dikembangkeun salaku terapi pikeun pengobatan COVID-19.Kalayan munculna varian anyar tina sindrom pernapasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2), penting pikeun ngaduga naha aranjeunna masih bakal rentan ka terapi antibodi.Starr et al.Perpustakaan ragi dianggo, anu nyertakeun sadaya mutasi dina domain beungkeutan reséptor SARS-CoV-2 anu moal kuat ngaganggu beungkeutan reséptor host (ACE2), sareng peta kumaha mutasi ieu mangaruhan tilu. - 2 antibodi ngariung.Angka ieu ngaidentipikasi mutasi anu lolos tina beungkeutan antibodi, kalebet mutasi tunggal anu lolos tina dua antibodi dina campuran antibodi Regeneron.Seueur mutasi anu luput tina hiji antibodi anu sumebar ka manusa.
Antibodi mangrupikeun terapi poténsial pikeun pengobatan sindrom pernapasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2), tapi henteu écés yén virus éta kabur tina résikona.Di dieu, urang peta kumaha sadaya mutasi dina domain mengikat reséptor SARS-CoV-2 (RBD) mangaruhan beungkeutan REGN-COV2 cocktail kana antibodi LY-CoV016.Peta lengkep ieu ngungkabkeun mutasi asam amino anu ngaleungitkeun campuran REGN-COV2, anu diwangun ku dua antibodi REGN10933 sareng REGN10987 anu nargétkeun épitop struktural anu béda.Angka-angka ieu ogé ngaidentipikasi mutasi virus anu dipilih dina pasien anu katépaan terus-terusan anu dirawat ku REGN-COV2 sareng nalika milih kabur virus in vitro.Tungtungna, inohong ieu ngungkabkeun yén mutasi anu lolos tina hiji antibodi parantos aya dina nyebarkeun galur SARS-CoV-2.Peta kabur lengkep ieu tiasa ngajelaskeun akibat tina mutasi anu dititénan nalika panjagaan virus.
Antibodi dikembangkeun pikeun ngubaran sindrom pernapasan akut parah coronavirus 2 (SARS-CoV-2) (1).Antibodi ngalawan sababaraha virus sanés tiasa janten teu epektip ku mutasi virus anu dipilih nalika ngarawat pasien anu katépaan (2, 3) atanapi mutasi virus anu parantos sumebar sacara global pikeun masihan résistansi kana sakumna clade virus.Ku alatan éta, nangtoskeun mutasi SARS-CoV-2 mana anu tiasa lolos tina antibodi konci penting pikeun meunteun kumaha mutasi anu dititénan nalika panjagaan virus mangaruhan efektivitas terapi antibodi.
Seuseueurna antibodi anti-SARS-CoV-2 ngarah nargétkeun domain pengikat reséptor virus (RBD), anu nyéépkeun beungkeutan ka reséptor énzim converting angiotensin 2 (ACE2) (5, 6).Anyar-anyar ieu, kami parantos ngembangkeun metode scanning mutasi anu jero pikeun peta kumaha sadaya mutasi RBD mangaruhan fungsina sareng pangakuan ku antibodi antiviral (7, 8).Métodena ngalibatkeun nyiptakeun perpustakaan mutan RBD, nganyatakeunana dina beungeut ragi, sareng ngagunakeun asihan sél anu diaktipkeun fluoresensi sareng urutan jero pikeun ngitung kumaha unggal mutasi mangaruhan lipatan RBD, afinitas ACE2 (diukur dina séri titrasi), sareng beungkeutan antibodi. (Gambar S1A).Dina ulikan ieu, urang ngagunakeun perpustakaan mutant repetitive dijelaskeun dina (7), nu diwangun ku varian RBD barcoded, ngawengku 3804 tina 3819 kamungkinan mutasi asam amino.Perpustakaan kami disiapkeun tina latar belakang genetik RBD awal ngasingkeun Wuhan-Hu-1.Sanaos frékuénsi sababaraha mutan ningkat, aranjeunna tetep ngawakilan sekuen RBD anu paling umum (9, 10).Kami parantos ngagambar dua mutasi 2034 anu henteu pisan ngaganggu lipatan RBD sareng ACE mengikat (7) kumaha cara ngalangkungan cocktail REGN-COV2 (REGN10933 sareng REGN10987) (11, 12) sareng Eli Lilly's LY-CoV016 Bentuk rekombinan tina antibodi mangaruhan metode ngariung antibodi (ogé disebut CB6 atanapi JS016) (13) (Gambar S1B).REGN-COV2 nembé dibéré otorisasi panggunaan darurat pikeun COVID-19 (14), sedengkeun LY-CoV016 ayeuna nuju uji klinis fase 3 (15).
[Glu406→Trp(E406W)] niatna lolos campuran dua antibodi (Gambar 1A).Peta kabur LY-CoV016 ogé ngungkabkeun seueur mutasi kabur di sababaraha situs di RBD (Gambar 1B).Sanajan sababaraha mutasi kabur bisa ngaruksak kamampuh RBD pikeun ngabeungkeut ACE2 atawa nganyatakeun dina bentuk narilep luyu, nurutkeun pangukuran saméméhna tina scanning mutasi jero ngagunakeun ragi-displayed RBD, loba mutasi fungsi boga saeutik atawa euweuh pangaruh kana sipat fungsional ieu (7 ) (Gambar 1, A jeung B ngagambarkeun leungitna ACE2 pangirut, sedengkeun Gambar S2 ngagambarkeun panurunan dina ekspresi RBD.
(A) Mapping antibodi dina REGN-COV2.Grafik garis di kénca nembongkeun kabur di unggal situs di RBD (jumlah sadaya mutasi di unggal situs).Gambar logo di beulah katuhu nunjukkeun lokasi kabur anu kuat (garis bawahan ungu).Jangkungna unggal hurup sabanding jeung kakuatan kabur dimédiasi ku mutasi asam amino, sarta "skor ngewa" 1 pikeun tiap mutasi pakait jeung ngewa lengkep.Skala y-sumbu mah béda pikeun tiap baris, ku kituna, contona, E406W kabur kabeh antibodi REGN, tapi paling atra pikeun cocktails sabab overwhelmed ku situs ngewa séjén antibodi individu.Pikeun versi scalable, S2, A jeung B, dipaké pikeun warna peta ku cara mutasi mangaruhan ekspresi RBD narilep.S2, C sareng D dianggo pikeun nyebarkeun pangaruh kana afinitas ACE2 sareng ekspresi RBD diantara sadaya mutasi anu dititénan dina sirkulasi isolat virus.(B) Saperti ditémbongkeun dina (A), gambar LY-CoV016.(C) Paké partikel lentiviral spike-pseudotyped pikeun pariksa mutasi konci dina assay nétralisasi.Kami milih pariksa mutasi anu diprediksi gaduh dampak anu langkung ageung atanapi aya dina frekuensi anu luhur dina isolat SARS-CoV-2 (sapertos N439K) dina sirkulasi.Unggal titik ngagambarkeun kanaékan lipet tina konsentrasi inhibitory median (IC50) tina mutasi relatif ka puncak tipe liar unmutated (WT) ngandung D614G.Garis putus-putus biru 1 ngagambarkeun éfék nétralisasi anu sami sareng WT, sareng nilai> 1 ngagambarkeun résistansi nétralisasi anu ningkat.Warna titik nunjukkeun naha anjeun hoyong kabur tina peta.Titik-titik nunjukkeun yén saprak IC50 aya di luar séri éncér anu dianggo, sababaraha parobahan dipariksa (wates luhur atanapi handap).Paling mutan diuji dina duplikat, jadi aya dua titik.Kurva nétralisasi lengkep dipidangkeun dina Gambar 2. S3.Singketan hiji-huruf résidu asam amino nyaéta kieu: A, Ala;C, Sistein;D, Asp;E, Glu;F, Pé;G, Gly;H, nya;Abdi, Ile;K, lisin;L, Liu;Metropolis N, Assen;P, Pro;Q, Gln;R, Arg;S, Ser;T, Tr;V, Val;W, triptofan;jeung Y, Tyr.
Pikeun pariksa pangaruh antigen tina mutasi konci, kami ngalaksanakeun uji nétralisasi ngagunakeun partikel lentiviral pseudotyped panicle, sareng mendakan yén aya konsistensi antara peta ngewa beungkeutan antibodi sareng assay nétralisasi (Gambar 1C sareng Gambar S3).Sapertos anu dipiharep tina peta antibodi REGN-COV2, mutasi dina posisi 486 ngan ukur nétralisasi ku REGN10933, sedengkeun mutasi dina posisi 439 sareng 444 ngan ukur nétralisasi ku REGN10987, janten mutasi ieu teu tiasa kabur.Tapi E406W lolos tina dua antibodi REGN-COV2, ku kituna éta ogé lolos tina campuran éta.Ngaliwatan analisa struktural sareng pilihan kabur virus, Regeneron yakin yén teu aya mutasi asam amino tunggal anu tiasa lolos tina dua antibodi dina koktail (11, 12), tapi peta lengkep urang ngaidentipikasi E406W salaku mutasi kabur cocktail.E406W mangaruhan antibodi REGN-COV2 dina cara anu kawilang spésifik, sareng henteu serius ngaganggu fungsi RBD, sabab éta ngan ukur ngirangan pangaruh nétralisasi LY-CoV016 (Gambar 1C) sareng titer partikel lentiviral pseudotyped spiked (Gambar S3F).
Pikeun ngajalajah naha peta kabur urang konsisten sareng évolusi virus dina seleksi antibodi, urang mimiti pariksa data percobaan pamilihan kabur virus Regeneron, dimana ekspresi spike tumbuh dina kultur sél ku ayana REGN10933 The vesicular. virus stomatitis (VSV), REGN10987 atanapi REGN-COV2 cocktail (12).Karya ieu ngaidentipikasi lima mutasi kabur ti REGN10933, dua mutasi kabur ti REGN10987, sareng henteu aya mutasi tina cocktail (Gambar 2A).Mutasi anu dipilih ku sadaya tujuh kultur sél disorot dina peta kabur urang, sareng perobahan tunggal-nukléotida tina kodon tipe liar dina sekuen RBD Wuhan-Hu-1 ogé tiasa diaksés (Gambar 2B), nunjukkeun bédana antara kabur Concordance. grafik jeung évolusi virus dina tekanan antibodi dina kultur sél.Eta sia noting yén E406W teu bisa diasupan ku parobahan nukléotida tunggal, nu bisa ngajelaskeun naha pilihan cocktail Regeneron teu bisa ngaidentipikasi eta sanajan kasabaran rélatif hade RBD tilepan jeung afinitas ACE2.
(A) Ku ayana antibodi, Regeneron ngagunakeun panicle pseudotype VSV pikeun milih mutasi kabur virus dina kultur sél (12).(B) Diagram kabur, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 1A, tapi ngan ukur nunjukkeun mutasi anu tiasa diaksés ku parobahan nukléotida tunggal dina sekuen Wuhan-Hu-1.Non-abu nunjukkeun mutasi dina kultur sél (beureum), sareng pasien anu kainféksi (biru) ), atanapi duanana (ungu).Gambar S5 nunjukkeun grafik ieu, anu diwarnaan ku cara mutasi mangaruhan afinitas ACE2 atanapi ekspresi RBD.(C) Kinétika mutasi RBD dina pasien anu dirawat kalayan REGN-COV2 dina dinten ka-145 inféksi (garis vertikal titik-titik hideung).Frékuénsi beungkeut antara E484A na F486I ngaronjat, tapi saprak E484A teu mutasi ngewa dina inohong urang, teu ditémbongkeun dina panels séjén.Tempo ogé inohong.S4.(D) Mutasi kabur anu lumangsung dina kultur sél sareng pasien anu kainféksi tiasa diaksés ku hiji nukléotida, sareng beungkeutan antibodi kabur henteu nyababkeun biaya anu ageung pikeun afinitas ACE2 [sakumaha diukur ku metode tampilan ragi (7)].Unggal titik mangrupikeun mutasi, sareng bentuk sareng warnana nunjukkeun naha éta tiasa diaksés sareng dipilih salami kamekaran virus.Beuki titik-leungeun katuhu dina sumbu-x nunjukkeun kabur ngariung antibodi kuat;titik nu leuwih luhur dina sumbu-y nunjukkeun afinitas ACE2 nu leuwih luhur.
Pikeun nangtoskeun naha Escape Atlas tiasa nganalisa évolusi virus anu nginféksi manusa, kami nalungtik data urutan anu jero tina pasien immunocompromised anu terus-terusan katépaan anu nampi REGN-COV2 dina dinten ka-145 saatos diagnosis Perlakuan COVID-19 (16).Perawatan telat ngamungkinkeun populasi virus pasien pikeun ngumpulkeun karagaman genetik, sababaraha di antarana tiasa didorong ku setrés imun, sabab pasién ngagaduhan réspon antibodi autoneutralizing anu lemah sateuacan perlakuan (16).Saatos administrasi REGN-COV2, frékuénsi lima mutasi asam amino dina RBD robih gancang (Gambar 2C sareng Gambar S4).Peta kabur kami nunjukkeun yén tilu mutasi ieu lolos REGN10933 sareng hiji kabur REGN10987 (Gambar 2B).Perlu dicatet yén saatos perlakuan antibodi, henteu sadayana mutasi ditransferkeun ka situs anu tetep.Sabalikna, aya naékna turunna kompetisi (Gambar 2C).Pola ieu geus dititénan dina évolusi internal host adaptif virus séjén (17, 18), kamungkinan alatan kompetisi antara genetik bébas-tunggang jeung turunan viral.Duanana kakuatan ieu sigana maénkeun peran dina penderita inféksi pengkuh (Gambar 2C jeung Gambar S4C): E484A (sanes mutasi kabur dina diagram urang) jeung F486I (kabur REGN10933) bébas-tunggang sanggeus perlakuan, jeung virus lineages mawa N440D Jeung. Q493K (kabur REGN10987 sareng REGN10933, masing-masing) mimiti bersaing sareng REGN10933 kabur mutant Y489H, teras bersaing sareng turunan mawa E484A sareng F486I sareng Q493K.
Tilu tina opat mutasi kabur dina pasien anu dirawat kalayan REGN-COV2 henteu diidentifikasi dina pilihan kultur sél virus Regeneron (Gambar 2B), anu ngagambarkeun kauntungan tina peta lengkep.Pilihan virus henteu lengkep sabab ngan ukur tiasa ngaidentipikasi mutasi anu dipilih sacara acak dina percobaan kultur sél khusus éta.Sabalikna, peta lengkep annotates sadaya mutasi, nu bisa ngawengku mutasi disababkeun ku alesan nu teu patali jeung perlakuan, tapi ngahaja mangaruhan beungkeutan antibodi.
Tangtosna, évolusi virus kapangaruhan ku watesan fungsional sareng tekanan pikeun ngahindarkeun antibodi.Mutasi sareng pasien anu dipilih dina kultur sél sok nyumponan kritéria di handap ieu: aranjeunna lolos tina beungkeutan antibodi, tiasa lebet ngalangkungan parobahan nukléotida tunggal, sareng sakedik atanapi henteu aya biaya pikeun afinitas ACE2 [ngaliwatan mutasi jero saméméhna anu dipidangkeun nganggo ragi Scanning ukur RBD (7 )] (Gambar 2D jeung Gambar S5).Ku alatan éta, peta lengkep kumaha mutasi mangaruhan fénotip biokimiawi konci RBD (sapertos ACE sareng beungkeutan antibodi) tiasa dianggo pikeun meunteun jalur anu mungkin pikeun évolusi virus.Hiji caveat nyaéta yén dina jangka waktu évolusionér nu leuwih panjang, sakumaha dititénan dina kekebalan virus jeung kabur narkoba, alatan interaksi epistatik, rohangan kasabaran pikeun mutasi bisa robah (19-21).
Peta lengkep ngamungkinkeun urang pikeun meunteun mutasi kabur anu aya dina sirkulasi SARS-CoV-2.Kami pariksa sadaya sekuen SARS-CoV-2 anu diturunkeun manusa ti 11 Januari 2021 sareng mendakan yén sajumlah mutasi RBD lolos hiji atanapi langkung antibodi (Gambar 3).Sanajan kitu, hijina mutasi kabur hadir dina> 0,1% tina runtuyan nyaéta REGN10933 kabur mutant Y453F [0,3% tina runtuyan;tingali (12)], REGN10987 kabur mutant N439K [1,7% tina runtuyan;tingali Gambar 1C jeung (22)], Jeung LY-CoV016 kabur mutasi K417N (0,1% runtuyan; tingali ogé Gambar 1C).Y453F pakait sareng wabah bebas nu patali jeung kebon mink di Walanda jeung Denmark (23, 24);eta sia noting yén sekuen mink sorangan kadang ngandung mutations ngewa séjén, kayaning F486L (24).N439K pohara populér di Éropa, sarta constitutes bagian badag tina runtuyan ti Skotlandia jeung Irlandia di Éropa (22, 25).K417N aya dina katurunan B.1.351 munggaran kapanggih di Afrika Kidul (10).mutasi sejen perhatian ayeuna nyaeta N501Y, nu hadir dina B.1.351 sarta ogé dina B.1.1.7 nasab asalna dicirikeun di Inggris (9).Peta kami nunjukkeun yén N501Y henteu gaduh pangaruh kana antibodi REGN-COV2, tapi ngan ukur pangaruh sedeng dina LY-CoV016 (Gambar 3).
Pikeun unggal kombinasi antibodi atanapi antibodi, dugi ka 11 Januari 2021, diantara 317,866 sekuen SARS-CoV-2 turunan manusa kualitas luhur dina GISAID (26), hubungan antara skor kabur pikeun unggal mutasi sareng frékuénsina.Ditandaan.REGN-COV2 cocktail ngewa mutasi E406W merlukeun sababaraha parobahan nukléotida dina runtuyan RBD Wuhan-Hu-1, sarta henteu dititénan dina runtuyan GISAID.Mutasi séjén tina résidu E406 (E406Q jeung E406D) dititénan ku cacah frékuénsi handap, tapi asam amino mutant ieu teu mutasi nukléotida tunggal jauh ti W.
Saperti nu diharapkeun, mutasi kabur biasana lumangsung dina panganteur antibodi-RBD.Nanging, struktur waé henteu cekap pikeun ngaduga mutasi mana anu nyapih.Contona, LY-CoV016 ngagunakeun ranté beurat jeung hampang pikeun ngabeungkeut epitope lega nu tumpang tindih permukaan ACE2 beungkeutan, tapi prosés ngewa ngalibatkeun mutasi dina résidu RBD dina ranté beurat complementarity nangtukeun wewengkon (Gambar 4A jeung Gambar S6, E nepi). G).Kontras, kabur ti REGN10933 sareng REGN10987 utamina lumangsung dina résidu RBD anu ditumpuk dina antarbeungeut antibodi ranté beurat sareng ringan (Gambar 4A sareng Gambar S6, A dugi ka D).Mutasi E406W anu lolos tina campuran REGN-COV2 lumangsung dina résidu anu henteu aya hubunganana sareng antibodi (Gambar 4, A sareng B).Sanaos E406 sacara struktural langkung caket kana LY-CoV016 (Gambar 4B sareng Gambar S6H), mutasi E406W gaduh pangaruh anu langkung alit dina antibodi (Gambar 1, B sareng C), nunjukkeun yén mékanisme struktur jarak jauh khusus nyaéta anti REGN. - antibodi COV2 (Gambar S6I).Kasimpulanana, mutasi dina résidu RBD dina kontak sareng antibodi henteu salawasna nyapih kabur, sareng sababaraha mutasi kabur anu signifikan lumangsung dina résidu anu henteu kontak sareng antibodi (Gambar 4B sareng Gambar S6, D sareng G).
(A) Diagram ngewa projected on struktur RBD kabeungkeut ku antibodi.[REGN10933 na REGN10987: Protéin Database (PDB) ID 6XDG (11);LY-CoV016: PDB ID 7C01 (13)].Domain variabel tina ranté beurat jeung lampu antibodi ditémbongkeun salaku kartun biru, sarta warna dina beungeut RBD nunjukkeun kakuatan ngewa mutasi-dimédiasi dina situs ieu (bodas nunjukkeun euweuh kabur, sarta beureum nunjukkeun neneng. situs kabur ti antibodi atawa campuran).Situs-situs anu henteu dimutasi sacara fungsional bakal diwarnaan abu-abu.(B) Pikeun unggal antibodi, klasifikasikeun situs salaku kontak antibodi langsung (atom non-hidrogen dina 4Å antibodi), antibodi proksimal (4 dugi ka 8Å) atanapi antibodi distal (> 8Å).Unggal titik ngagambarkeun situs, dibagi kana ngewa (beureum) atawa non-kabur (hideung).Garis dashed abu ngagambarkeun nilai kritis dipaké pikeun mengklasifikasikan situs salaku ngewa atawa non-kabur (pikeun detil, tingali Bahan jeung Métode).Nomer beureum sareng hideung nunjukkeun sabaraha situs dina unggal kategori anu lolos atanapi henteu kabur.
Dina panilitian ieu, kami parantos ngapetakeun mutasi anu ngajauhan tilu antibodi anti-SARS-CoV-2 utama.Peta ieu nunjukkeun yén karakterisasi saméméhna mutasi ngewa teu lengkep.Henteu aya mutasi asam amino tunggal anu tiasa lolos tina dua antibodi dina koktail REGN-COV2 parantos diidentifikasi, atanapi aranjeunna henteu ngaidentipikasi seuseueurna pasien inféksi pengkuh anu dirawat ku koktail.mutasi.Tangtosna, peta kami henteu acan ngajawab patarosan anu paling mendesak: Naha SARS-CoV-2 bakal ngembangkeun résistansi éksténsif pikeun antibodi ieu?Tapi anu pasti nyaéta pikahariwangeun yén seueur mutasi kabur teu gaduh pangaruh kana lipatan RBD atanapi afinitas reséptor, sareng parantos aya sababaraha mutasi tingkat rendah dina sirkulasi virus.Tungtungna, anjeun kedah ngantosan sareng perhatikeun mutasi naon anu bakal dikirimkeun ku SARS-CoV-2 nalika nyebarkeun diantara populasi.Karya urang bakal ngabantosan "observasi" ku langsung ngajelaskeun dampak mutasi anu digolongkeun ku panjagaan génom virus.
Ieu mangrupikeun artikel aksés kabuka anu disebarkeun dina kaayaan Lisensi Atribusi Creative Commons.Artikel ieu ngamungkinkeun pamakéan unrestricted, distribusi, sarta baranahan dina media mana wae dina kaayaan yén karya aslina geus bener dikutip.
Catetan: Kami ngan ukur nyuhunkeun anjeun nyayogikeun alamat email anjeun supados jalma anu anjeun nyarankeun ka halaman éta terang yén anjeun hoyong aranjeunna ningali email sareng yén éta sanés spam.Kami moal néwak alamat surélék.
Patarosan ieu dianggo pikeun nguji naha anjeun nganjang sareng 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 lengkep mutasi SARS-CoV-2 anu lolos tina campuran antibodi monoklonal Regeneron ngabantosan ngajelaskeun évolusi virus dina ngubaran pasien.
Tyler N.Starr, Allison J.Greaney, Amin Addetia, William W. Hannon, Manish C. Choudhary (Manish C. Choudhary), Adam S. Dinges (Adam S.
Peta lengkep mutasi SARS-CoV-2 anu lolos tina campuran antibodi monoklonal Regeneron ngabantosan ngajelaskeun évolusi virus dina ngubaran pasien.
© 2021 Asosiasi Amérika pikeun Kamajuan Élmu.sadaya hak disimpen.AAAS mangrupikeun mitra HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef sareng COUNTER.Science ISSN 1095-9203.
waktos pos: Feb-24-2021