แอนติบอดีหลายชนิดมีการใช้งานอยู่แล้วหรืออยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อใช้รักษาโรคโควิด-19จากการเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่ของโรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรง โคโรนาไวรัส 2 (SARS-CoV-2) สิ่งสำคัญคือต้องคาดการณ์ว่าพวกมันจะยังไวต่อการรักษาด้วยแอนติบอดีหรือไม่สตาร์ และคณะมีการใช้คลังยีสต์ซึ่งครอบคลุมการกลายพันธุ์ทั้งหมดในโดเมนการจับตัวรับ SARS-CoV-2 ซึ่งจะไม่รบกวนการจับกับตัวรับโฮสต์ (ACE2) อย่างรุนแรง และทำแผนที่ว่าการกลายพันธุ์เหล่านี้ส่งผลต่อทั้งสามอย่างไร การต่อต้าน SARS-CoV หลัก -2 การจับแอนติบอดีตัวเลขเหล่านี้ระบุการกลายพันธุ์ที่หลุดพ้นจากการจับของแอนติบอดี รวมถึงการกลายพันธุ์เดี่ยวที่หลบหนีจากแอนติบอดีทั้งสองในแอนติบอดีผสมของ Regeneronการกลายพันธุ์จำนวนมากที่หนีจากแอนติบอดีตัวเดียวกำลังแพร่กระจายในมนุษย์
แอนติบอดีเป็นวิธีการรักษาที่มีศักยภาพในการรักษาโรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรงชนิดไวรัสโคโรนา 2 (SARS-CoV-2) แต่ยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าไวรัสพัฒนาเพื่อหลีกหนีความเสี่ยงในที่นี้ เราจะทำแผนที่ว่าการกลายพันธุ์ทั้งหมดในโดเมนการจับตัวรับ (RBD) ของ SARS-CoV-2 ส่งผลต่อการจับของค็อกเทล REGN-COV2 กับแอนติบอดี LY-CoV016 อย่างไรแผนที่ที่สมบูรณ์เหล่านี้เผยให้เห็นการกลายพันธุ์ของกรดอะมิโนที่หลีกเลี่ยงส่วนผสม REGN-COV2 โดยสิ้นเชิง ซึ่งประกอบด้วยแอนติบอดี REGN10933 และ REGN10987 สองตัวที่กำหนดเป้าหมายเอพิโทปที่มีโครงสร้างต่างกันตัวเลขเหล่านี้ยังระบุการกลายพันธุ์ของไวรัสที่เลือกในผู้ป่วยที่ติดเชื้ออย่างต่อเนื่องซึ่งรักษาด้วย REGN-COV2 และระหว่างการคัดเลือกไวรัสในหลอดทดลองสุดท้ายนี้ ตัวเลขเหล่านี้เผยให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ที่หลุดรอดจากแอนติบอดีตัวเดียวนั้นมีอยู่แล้วในการหมุนเวียนสายพันธุ์ SARS-CoV-2แผนที่หลบหนีที่สมบูรณ์เหล่านี้สามารถอธิบายผลที่ตามมาของการกลายพันธุ์ที่สังเกตได้ในระหว่างการเฝ้าระวังไวรัส
กำลังพัฒนาแอนติบอดีเพื่อรักษาโรคทางเดินหายใจเฉียบพลันรุนแรงไวรัสโคโรนา 2 (SARS-CoV-2) (1)แอนติบอดีต่อไวรัสอื่นๆ บางชนิดอาจไม่ได้ผลโดยการกลายพันธุ์ของไวรัสที่เลือกในระหว่างการรักษาผู้ป่วยที่ติดเชื้อ (2, 3) หรือการกลายพันธุ์ของไวรัสที่แพร่กระจายไปทั่วโลกเพื่อให้เกิดการต้านทานต่อกลุ่มไวรัสทั้งหมดดังนั้น การพิจารณาว่าการกลายพันธุ์ของ SARS-CoV-2 ใดที่สามารถหลบหนีแอนติบอดีที่สำคัญได้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในการประเมินว่าการกลายพันธุ์ที่สังเกตได้ในระหว่างการเฝ้าระวังไวรัสส่งผลต่อประสิทธิผลของการรักษาด้วยแอนติบอดีอย่างไร
แอนติบอดีต่อต้าน SARS-CoV-2 ชั้นนำส่วนใหญ่มุ่งเป้าไปที่โดเมนการจับตัวรับไวรัส (RBD) ซึ่งเป็นสื่อกลางในการจับกับตัวรับเอนไซม์ที่แปลงแองจิโอเทนซิน 2 (ACE2) (5, 6)เมื่อเร็ว ๆ นี้ เราได้พัฒนาวิธีการสแกนการกลายพันธุ์เชิงลึกเพื่อทำแผนที่ว่าการกลายพันธุ์ของ RBD ทั้งหมดส่งผลต่อการทำงานและการรับรู้โดยแอนติบอดีต่อไวรัสอย่างไร (7, 8)วิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างคลังของสายพันธุ์กลาย RBD โดยแสดงพวกมันบนพื้นผิวของยีสต์ และใช้การเรียงลำดับเซลล์ที่กระตุ้นด้วยฟลูออเรสเซนซ์และการจัดลำดับเชิงลึกเพื่อหาปริมาณว่าการกลายพันธุ์แต่ละครั้งส่งผลต่อการพับของ RBD อย่างไร ความสัมพันธ์ของ ACE2 (วัดในชุดการไทเทรต) และการจับกับแอนติบอดี (รูปที่ S1A)ในการศึกษานี้ เราใช้ไลบรารีกลายพันธุ์ซ้ำๆ ที่อธิบายไว้ใน (7) ซึ่งประกอบด้วยแวเรียนต์ RBD ที่มีบาร์โค้ด ซึ่งครอบคลุมการกลายพันธุ์ของกรดอะมิโนที่เป็นไปได้ 3804 จาก 3819 รายการห้องสมุดของเราจัดทำขึ้นจากภูมิหลังทางพันธุกรรม RBD ของหวู่ฮั่น-หู-1 ที่แยกได้ในระยะแรกแม้ว่าความถี่ของการกลายพันธุ์หลายตัวจะเพิ่มขึ้น แต่ก็ยังเป็นตัวแทนของลำดับ RBD ที่พบบ่อยที่สุด (9, 10)เราได้ดึงการกลายพันธุ์สองครั้งในปี 2034 ที่ไม่รบกวนการพับ RBD และการจับ ACE อย่างรุนแรง (7) วิธีส่งค็อกเทล REGN-COV2 (REGN10933 และ REGN10987) (11, 12) และ LY-CoV016 ของ Eli Lilly รูปแบบรีคอมบิแนนต์ของ แอนติบอดีส่งผลต่อวิธีการจับแอนติบอดี (รวมถึงที่เรียกว่า CB6 หรือ JS016) (13) (รูปที่ S1B)เมื่อเร็วๆ นี้ REGN-COV2 ได้รับอนุญาตให้ใช้ในกรณีฉุกเฉินสำหรับโรคโควิด-19 (14) ในขณะที่ LY-CoV016 กำลังอยู่ระหว่างการทดลองทางคลินิกระยะที่ 3 (15)
[Glu406→Trp(E406W)] หลุดรอดจากของผสมของแอนติบอดีสองตัวออกไปอย่างรุนแรง (รูปที่ 1A)แผนที่การหลบหนีของ LY-CoV016 ยังเผยให้เห็นการกลายพันธุ์ของการหลบหนีจำนวนมากที่ตำแหน่งต่างๆ ใน RBD (รูปที่ 1B)แม้ว่าการกลายพันธุ์แบบ Escape บางอย่างอาจทำให้ความสามารถของ RBD ลดลงในการจับกับ ACE2 หรือแสดงออกในรูปแบบพับอย่างเหมาะสม ตามการวัดการสแกนการกลายพันธุ์เชิงลึกก่อนหน้านี้โดยใช้ RBD ที่แสดงด้วยยีสต์ การกลายพันธุ์เชิงฟังก์ชันจำนวนมากมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยต่อคุณสมบัติการทำงานเหล่านี้ (7 ) (รูปที่ 1, A และ B แสดงถึงการสูญเสียความสัมพันธ์ของ ACE2 ในขณะที่รูปที่ S2 แสดงถึงการลดลงของการแสดงออก RBD
(A) การทำแผนที่แอนติบอดีใน REGN-COV2กราฟเส้นทางด้านซ้ายแสดงค่า Escape ในแต่ละไซต์ใน RBD (ผลรวมของการกลายพันธุ์ทั้งหมดในแต่ละไซต์)รูปภาพโลโก้ทางด้านขวาแสดงตำแหน่งหลบหนีที่ชัดเจน (ขีดเส้นใต้สีม่วง)ความสูงของตัวอักษรแต่ละตัวเป็นสัดส่วนกับความแรงของการหลบหนีที่มีสื่อกลางโดยการกลายพันธุ์ของกรดอะมิโน และ "คะแนนการหลบหนี" เท่ากับ 1 สำหรับการกลายพันธุ์แต่ละครั้งสอดคล้องกับการหลบหนีโดยสมบูรณ์สเกลแกน y จะแตกต่างกันไปในแต่ละแถว ตัวอย่างเช่น E406W จะหนีจากแอนติบอดี REGN ทั้งหมด แต่จะชัดเจนที่สุดสำหรับค็อกเทลเนื่องจากมีตำแหน่งหลบหนีอื่นๆ ของแอนติบอดีแต่ละตัวมากเกินไปสำหรับเวอร์ชันที่ปรับขนาดได้ S2, A และ B จะถูกใช้ในการระบายสีแผนที่โดยการเปลี่ยนแปลงที่ส่งผลต่อการแสดงออกของ RBD ที่พับไว้อย่างไรS2, C และ D ใช้เพื่อกระจายอิทธิพลต่อความสัมพันธ์ของ ACE2 และการแสดงออกของ RBD ท่ามกลางการกลายพันธุ์ทั้งหมดที่สังเกตพบในการแยกไวรัสที่หมุนเวียน(B) ดังแสดงใน (A) วาด LY-CoV016(C) ใช้อนุภาคเลนทิไวรัสที่มีหนามแหลมปลอมเพื่อตรวจสอบการกลายพันธุ์ที่สำคัญในการทดสอบการทำให้เป็นกลางเราเลือกที่จะตรวจสอบการกลายพันธุ์ที่คาดการณ์ว่าจะมีผลกระทบมากขึ้นหรือมีอยู่ที่ความถี่สูงในตัวแยก SARS-CoV-2 (เช่น N439K) ในการไหลเวียนแต่ละจุดแสดงแทนการเพิ่มขึ้นเท่าของค่ามัธยฐานในการยับยั้ง (IC50) ของการกลายพันธุ์ที่สัมพันธ์กับพีคของชนิดพันธุ์ป่าที่ไม่ถูกกลายพันธุ์ (WT) ซึ่งมี D614Gเส้นประสีน้ำเงิน 1 แสดงถึงเอฟเฟกต์การวางตัวเป็นกลางคล้ายกับ WT และค่า> 1 แสดงถึงความต้านทานการวางตัวเป็นกลางที่เพิ่มขึ้นสีของจุดบ่งบอกว่าคุณต้องการหลบหนีจากแผนที่หรือไม่จุดบ่งชี้ว่าเนื่องจาก IC50 อยู่นอกซีรีย์การเจือจางที่ใช้ การเปลี่ยนแปลงหลายรายการจึงได้รับการตรวจสอบ (ขีดจำกัดบนหรือล่าง)การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่ได้รับการทดสอบซ้ำกัน ดังนั้นจึงมีสองประเด็นเส้นโค้งการวางตัวเป็นกลางจะแสดงในรูปที่ 2 S3คำย่อหนึ่งตัวอักษรของกรดอะมิโนตกค้างมีดังนี้: A, Ala;C, ซิสเทอีน;ง, งูเห่า;อี, กลู;เอฟ, เพ;จี, กลี;H ของเขา;ฉัน อิล;K, ไลซีน ;แอล, หลิว;เมโทรโพลิส N, อาสเซิน;พี, โปร;ถาม, Gln;อาร์, หาเรื่อง;ส, เซอร์;ที, ธ ;วี, วาล;W, ทริปโตเฟน;และวาย, ไทร์
เพื่อตรวจสอบผลกระทบของแอนติเจนของการกลายพันธุ์ที่สำคัญ เราทำการทดสอบการวางตัวเป็นกลางโดยใช้อนุภาคเลนติไวรัสปลอมแบบตื่นตระหนก และพบว่ามีความสอดคล้องกันระหว่างแผนที่การหลบหนีการจับกับแอนติบอดีและการทดสอบการวางตัวเป็นกลาง (รูปที่ 1C และรูปที่ S3)ตามที่คาดไว้จากแผนที่แอนติบอดี REGN-COV2 การกลายพันธุ์ที่ตำแหน่ง 486 จะถูกทำให้เป็นกลางโดย REGN10933 เท่านั้น ในขณะที่การกลายพันธุ์ที่ตำแหน่ง 439 และ 444 จะถูกทำให้เป็นกลางโดย REGN10987 เท่านั้น ดังนั้นการกลายพันธุ์เหล่านี้จึงไม่สามารถหลบหนีได้แต่ E406W หนีจากแอนติบอดี REGN-COV2 สองตัวได้ ดังนั้นมันจึงหนีจากส่วนผสมอย่างรุนแรงเช่นกันด้วยการวิเคราะห์โครงสร้างและการเลือกการหลบหนีของไวรัส Regeneron เชื่อว่าไม่มีการกลายพันธุ์ของกรดอะมิโนเพียงตัวเดียวที่สามารถหลบหนีแอนติบอดีสองตัวในค็อกเทล (11, 12) ได้ แต่แผนที่ที่สมบูรณ์ของเราระบุ E406W ว่าเป็นการกลายพันธุ์ของการหลบหนีของค็อกเทลE406W ส่งผลกระทบต่อแอนติบอดี REGN-COV2 ในลักษณะที่ค่อนข้างเฉพาะเจาะจง และไม่รบกวนการทำงานของ RBD อย่างจริงจัง เนื่องจากจะลดผลการทำให้เป็นกลางของ LY-CoV016 เพียงเล็กน้อยเท่านั้น (รูปที่ 1C) และ titer ของอนุภาค lentiviral ที่ถูกแทงแบบหลอก ( รูปที่ S3F)
เพื่อสำรวจว่าแผนที่การหลบหนีของเราสอดคล้องกับวิวัฒนาการของไวรัสภายใต้การเลือกแอนติบอดีหรือไม่ อันดับแรกเราได้ตรวจสอบข้อมูลของการทดลองคัดเลือกการหลบหนีของไวรัส Regeneron ซึ่งการแสดงออกที่เพิ่มขึ้นอย่างมากในการเพาะเลี้ยงเซลล์ต่อหน้า REGN10933 ตุ่มใด ๆ ไวรัสปากเปื่อย (VSV), REGN10987 หรือค็อกเทล REGN-COV2 (12)งานนี้ระบุการกลายพันธุ์แบบ Escape ห้าครั้งจาก REGN10933 การกลายพันธุ์แบบ Escape สองครั้งจาก REGN10987 และไม่มีการกลายพันธุ์จากค็อกเทล (รูปที่ 2A)การกลายพันธุ์ที่เลือกโดยการเพาะเลี้ยงเซลล์ทั้งเจ็ดนั้นจะถูกเน้นในแผนที่หลบหนีของเรา และการเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์เดี่ยวของรหัสไวด์ประเภทไวด์ในลำดับ RBD หวู่ฮั่น-Hu-1 ก็สามารถเข้าถึงได้เช่นกัน (รูปที่ 2B) ซึ่งบ่งบอกถึงความแตกต่างระหว่าง Escape Concordance กราฟและวิวัฒนาการของไวรัสภายใต้แรงกดดันของแอนติบอดีในการเพาะเลี้ยงเซลล์เป็นที่น่าสังเกตว่า E406W ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยการเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์เดี่ยว ซึ่งอาจอธิบายได้ว่าทำไมการเลือกค็อกเทล Regeneron ไม่สามารถระบุได้แม้จะมีความทนทานต่อการพับ RBD และความสัมพันธ์ของ ACE2 ที่ค่อนข้างดี
(A) เมื่อมีแอนติบอดี Regeneron ใช้ VSV ปลอมแบบ panicle เพื่อเลือกการกลายพันธุ์ของการหลบหนีของไวรัสในการเพาะเลี้ยงเซลล์ (12)(B) แผนภาพหลบหนี ดังแสดงในรูปที่ 1A แต่แสดงเฉพาะการกลายพันธุ์ที่สามารถเข้าถึงได้โดยการเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์เดี่ยวในลำดับหวู่ฮั่น-Hu-1ไม่ใช่สีเทาบ่งบอกถึงการกลายพันธุ์ในการเพาะเลี้ยงเซลล์ (สีแดง) และผู้ป่วยที่ติดเชื้อ (สีน้ำเงิน) ) หรือทั้งสองอย่าง (สีม่วง)รูปที่ S5 แสดงกราฟเหล่านี้ซึ่งถูกใส่สีโดยวิธีที่การกลายพันธุ์ส่งผลต่อสัมพรรคภาพ ACE2 หรือการแสดงออกของ RBD( C ) จลนพลศาสตร์ของการกลายพันธุ์ RBD ในผู้ป่วยที่รักษาด้วย REGN-COV2 ในวันที่ 145 ของการติดเชื้อ (เส้นแนวตั้งประสีดำ)ความถี่ของการเชื่อมโยงระหว่าง E484A และ F486I เพิ่มขึ้น แต่เนื่องจาก E484A ไม่ใช่การกลายพันธุ์แบบ Escape ในรูปของเรา จึงไม่ได้แสดงในแผงอื่นๆดูรูปด้วยS4.(D) การกลายพันธุ์แบบหลบหนีที่เกิดขึ้นในการเพาะเลี้ยงเซลล์และผู้ป่วยที่ติดเชื้อสามารถเข้าถึงได้โดยนิวคลีโอไทด์เดี่ยว และการจับกันของแอนติบอดีหลบหนีไม่ทำให้เกิดค่าใช้จ่ายที่สำคัญใดๆ ต่อความสัมพันธ์ของ ACE2 [วัดโดยวิธีแสดงยีสต์ (7)]แต่ละจุดคือการกลายพันธุ์ โดยรูปร่างและสีจะบ่งบอกว่าสามารถเข้าถึงและเลือกระหว่างการเติบโตของไวรัสได้หรือไม่จุดทางขวามือที่มากกว่าบนแกน x บ่งชี้ถึงการหลบหนีการจับของแอนติบอดีที่แข็งแกร่งกว่าจุดที่สูงกว่าบนแกน y บ่งบอกถึงความสัมพันธ์ของ ACE2 ที่สูงขึ้น
เพื่อตรวจสอบว่า Escape Atlas สามารถวิเคราะห์วิวัฒนาการของไวรัสที่แพร่ระบาดในมนุษย์ได้หรือไม่ เราได้ตรวจสอบข้อมูลลำดับเชิงลึกจากผู้ป่วยที่มีภูมิคุ้มกันบกพร่องที่ติดเชื้ออย่างต่อเนื่อง ซึ่งได้รับ REGN-COV2 ในวันที่ 145 หลังจากการวินิจฉัยการรักษาโควิด-19 (16)การรักษาล่าช้าทำให้ประชากรไวรัสของผู้ป่วยสะสมความหลากหลายทางพันธุกรรม ซึ่งบางส่วนอาจเกิดจากความเครียดของระบบภูมิคุ้มกัน เนื่องจากผู้ป่วยมีการตอบสนองของแอนติบอดีที่เป็นกลางโดยอัตโนมัติก่อนการรักษา (16)หลังจากการบริหารงานของ REGN-COV2 ความถี่ของการกลายพันธุ์ของกรดอะมิโนห้าตัวใน RBD เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว (รูปที่ 2C และรูปที่ S4)แผนที่การหลบหนีของเราแสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์สามรายการเหล่านี้หนีจาก REGN10933 และอีกหนึ่งรายการหนีจาก REGN10987 (รูปที่ 2B)เป็นที่น่าสังเกตว่าหลังการรักษาด้วยแอนติบอดี การกลายพันธุ์ทั้งหมดไม่ได้ถูกถ่ายโอนไปยังตำแหน่งที่ตายตัวในทางตรงกันข้าม การแข่งขันมีขึ้นมีลง (รูปที่ 2C)รูปแบบนี้ถูกสังเกตในวิวัฒนาการภายในของโฮสต์ที่ปรับตัวได้ของไวรัสอื่น ๆ (17, 18) ซึ่งอาจเนื่องมาจากการแข่งขันระหว่างการขี่แบบไร้พันธุกรรมและเชื้อสายของไวรัสแรงทั้งสองนี้ดูเหมือนจะมีบทบาทในผู้ป่วยที่ติดเชื้อถาวร (รูปที่ 2C และรูปที่ S4C): E484A (ไม่ใช่การกลายพันธุ์แบบหลบหนีในแผนภาพของเรา) และ F486I (escape REGN10933) ขี่ฟรีหลังการรักษา และเชื้อสายของไวรัสที่มี N440D และ Q493K (หลบหนี REGN10987 และ REGN10933 ตามลำดับ) แข่งขันครั้งแรกกับ REGN10933 กลายพันธุ์หลบหนี Y489H จากนั้นแข่งขันกับเชื้อสายที่มี E484A และ F486I และ Q493K
การกลายพันธุ์แบบหลบหนีสามในสี่ของผู้ป่วยที่รักษาด้วย REGN-COV2 ไม่ได้ระบุไว้ในการเลือกการเพาะเลี้ยงเซลล์ไวรัสของ Regeneron (รูปที่ 2B) ซึ่งแสดงให้เห็นถึงข้อดีของแผนที่ที่สมบูรณ์การเลือกไวรัสไม่สมบูรณ์เนื่องจากสามารถระบุการกลายพันธุ์ใดๆ ที่ได้รับการสุ่มเลือกในการทดลองเพาะเลี้ยงเซลล์นั้นๆ เท่านั้นในทางตรงกันข้าม แผนที่ที่สมบูรณ์จะอธิบายประกอบการกลายพันธุ์ทั้งหมด ซึ่งอาจรวมถึงการกลายพันธุ์ที่เกิดจากเหตุผลที่ไม่เกี่ยวข้องกับการบำบัด แต่ส่งผลต่อการจับแอนติบอดีโดยไม่ได้ตั้งใจ
แน่นอนว่าวิวัฒนาการของไวรัสได้รับผลกระทบจากข้อจำกัดในการทำงานและความกดดันในการหลบเลี่ยงแอนติบอดีการกลายพันธุ์และผู้ป่วยที่เลือกในการเพาะเลี้ยงเซลล์จะเป็นไปตามเกณฑ์ต่อไปนี้เสมอ: พวกมันหลุดจากการจับของแอนติบอดี สามารถเข้ามาผ่านการเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์เพียงครั้งเดียว และมีค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลยกับความสัมพันธ์ของ ACE2 [ผ่านการกลายพันธุ์เชิงลึกก่อนหน้านี้ที่แสดงโดยใช้การตรวจวัดด้วยยีสต์ RBD (7 )] (รูปที่ 2D และรูปที่ S5)ดังนั้นจึงสามารถใช้แผนที่ที่สมบูรณ์ว่าการกลายพันธุ์ส่งผลต่อฟีโนไทป์ทางชีวเคมีที่สำคัญของ RBD อย่างไร (เช่น ACE และการจับกับแอนติบอดี) เพื่อประเมินวิถีทางที่เป็นไปได้สำหรับการวิวัฒนาการของไวรัสข้อแม้ประการหนึ่งคือในกรอบเวลาวิวัฒนาการที่ยาวขึ้น ดังที่สังเกตได้จากภูมิคุ้มกันของไวรัสและการหลบหนีของยา เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างผิวหนัง พื้นที่ที่ยอมรับได้สำหรับการกลายพันธุ์อาจเปลี่ยนแปลง (19-21)
แผนที่ที่สมบูรณ์ช่วยให้เราสามารถประเมินการกลายพันธุ์ที่มีการหลบหนีที่มีอยู่ใน SARS-CoV-2 ที่หมุนเวียนอยู่เราตรวจสอบลำดับ SARS-CoV-2 ที่ได้มาจากมนุษย์ที่มีอยู่ทั้งหมด ณ วันที่ 11 มกราคม 2021 และพบว่าการกลายพันธุ์ของ RBD จำนวนมากสามารถหลุดรอดจากแอนติบอดีหนึ่งตัวขึ้นไป (รูปที่ 3)อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์แบบ Escape เพียงอย่างเดียวที่มีอยู่ใน >0.1% ของลำดับคือ REGN10933 การกลายพันธุ์แบบ Escape Y453F [0.3% ของลำดับ;ดู (12)], REGN10987 พันธุ์กลายหนี N439K [1.7% ของลำดับ;ดูรูปที่ 1C และ (22)], และ LY-CoV016 การกลายพันธุ์แบบหลบหนี K417N (ลำดับ 0.1%; ดูรูปที่ 1C ด้วย)Y453F เกี่ยวข้องกับการระบาดอิสระที่เกี่ยวข้องกับฟาร์มมิงค์ในเนเธอร์แลนด์และเดนมาร์ก (23, 24);เป็นที่น่าสังเกตว่าบางครั้งลำดับมิงค์เองก็มีการกลายพันธุ์แบบหลบหนีอื่น ๆ เช่น F486L (24)N439K ได้รับความนิยมอย่างมากในยุโรป และถือเป็นส่วนใหญ่ของลำดับจากสกอตแลนด์และไอร์แลนด์ในยุโรป (22, 25)K417N มีอยู่ในเชื้อสาย B.1.351 ค้นพบครั้งแรกในแอฟริกาใต้ (10)การเปลี่ยนแปลงอีกประการหนึ่งของข้อกังวลในปัจจุบันคือ N501Y ซึ่งมีอยู่ใน B.1.351 และในเชื้อสาย B.1.1.7 ที่ระบุเดิมในสหราชอาณาจักรด้วย (9)แผนที่ของเราแสดงให้เห็นว่า N501Y ไม่มีผลกระทบต่อแอนติบอดี REGN-COV2 แต่มีผลปานกลางต่อ LY-CoV016 เท่านั้น (รูปที่ 3)
สำหรับแอนติบอดีหรือแอนติบอดีแต่ละรายการ ณ วันที่ 11 มกราคม 2021 ในบรรดาลำดับ SARS-CoV-2 ที่ได้มาจากมนุษย์คุณภาพสูง 317,866 ลำดับบน GISAID (26) ความสัมพันธ์ระหว่างคะแนนการหลบหนีสำหรับการกลายพันธุ์แต่ละครั้งและความถี่ของมันมันถูกทำเครื่องหมายการกลายพันธุ์แบบหลบหนีค็อกเทล REGN-COV2 E406W ต้องการการเปลี่ยนแปลงนิวคลีโอไทด์หลายครั้งในลำดับ RBD ของหวู่ฮั่น-Hu-1 และไม่พบในลำดับ GISAIDการกลายพันธุ์อื่น ๆ ของสารตกค้าง E406 (E406Q และ E406D) ถูกสังเกตด้วยการนับความถี่ต่ำ แต่กรดอะมิโนกลายพันธุ์เหล่านี้ไม่ใช่การกลายพันธุ์ของนิวคลีโอไทด์เดี่ยวที่อยู่ห่างไกลจาก W
ตามที่คาดไว้ การกลายพันธุ์แบบ Escape มักเกิดขึ้นในส่วนต่อประสานของแอนติบอดี-RBDอย่างไรก็ตาม โครงสร้างเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะทำนายว่าการกลายพันธุ์ใดที่เป็นสื่อกลางในการหลบหนีตัวอย่างเช่น LY-CoV016 ใช้สายโซ่หนักและเบาในการจับกับอีพิโทปกว้างที่ทับซ้อนพื้นผิวการจับ ACE2 แต่กระบวนการหลบหนีเกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ในสารตกค้าง RBD ในบริเวณที่กำหนดการเสริมกันของสายโซ่หนัก (รูปที่ 4A และรูปที่ S6, E ถึง ช)ในทางตรงกันข้าม การหลบหนีจาก REGN10933 และ REGN10987 ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่เรซิดิว RBD ที่ซ้อนกันที่ส่วนต่อประสานของสายโซ่หนักและเบาของแอนติบอดี (รูปที่ 4A และรูปที่ S6, A ถึง D)การกลายพันธุ์ E406W ที่หลบหนีส่วนผสม REGN-COV2 เกิดขึ้นที่สารตกค้างที่ไม่ได้สัมผัสกับแอนติบอดีตัวใดตัวหนึ่ง (รูปที่ 4, A และ B)แม้ว่า E406 จะมีโครงสร้างใกล้เคียงกับ LY-CoV016 มากขึ้น (รูปที่ 4B และรูปที่ S6H) แต่การกลายพันธุ์ของ E406W นั้นมีผลกระทบต่อแอนติบอดีน้อยกว่ามาก (รูปที่ 1, B และ C) ซึ่งบ่งชี้ว่ากลไกโครงสร้างระยะยาวที่เฉพาะเจาะจงนั้นต่อต้าน REGN - แอนติบอดี COV2 (รูปที่ S6I)โดยสรุป การกลายพันธุ์ที่ RBD เรซิดิวในการสัมผัสกับแอนติบอดีไม่ได้เป็นสื่อกลางในการหลบหนีเสมอไป และการกลายพันธุ์ที่มีการหลบหนีที่มีนัยสำคัญบางอย่างเกิดขึ้นที่เรซิดิวที่ไม่ได้สัมผัสกับแอนติบอดี (รูปที่ 4B และรูปที่ S6, D และ G)
(A) แผนภาพหลบหนีที่ฉายบนโครงสร้าง RBD ที่ถูกผูกไว้โดยแอนติบอดี[REGN10933 และ REGN10987: ฐานข้อมูลโปรตีน (PDB) ID 6XDG (11);LY-CoV016: PDB ID 7C01 (13)]โดเมนที่แปรผันได้ของสายหนักและสายเบาของแอนติบอดีจะแสดงเป็นการ์ตูนสีน้ำเงิน และสีบนพื้นผิวของ RBD บ่งบอกถึงความแรงของการหลบหนีที่พึ่งการกลายพันธุ์ที่ตำแหน่งนี้ (สีขาวหมายถึงไม่มีการหลบหนี และสีแดงบ่งบอกถึงความแข็งแกร่งที่สุด ตำแหน่งหลบหนีของแอนติบอดีหรือของผสม)ไซต์ที่ไม่กลายพันธุ์ตามการใช้งานจะเป็นสีเทา(B) สำหรับแอนติบอดีแต่ละตัว ให้จำแนกตำแหน่งเป็นการสัมผัสกับแอนติบอดีโดยตรง (อะตอมที่ไม่ใช่ไฮโดรเจนภายใน 4Å ของแอนติบอดี) แอนติบอดีใกล้เคียง (4 ถึง 8Å) หรือแอนติบอดีส่วนปลาย (> 8Å)แต่ละจุดแสดงถึงไซต์ แบ่งออกเป็น Escape (สีแดง) หรือ Non-Escape (สีดำ)เส้นประสีเทาแสดงถึงค่าวิกฤตที่ใช้ในการจัดประเภทไซต์เป็น Escape หรือ Non-Escape (สำหรับรายละเอียด ดูวัสดุและวิธีการ)ตัวเลขสีแดงและสีดำระบุจำนวนไซต์ในแต่ละหมวดหมู่ที่มีการ Escape หรือไม่ได้ Escape
ในการศึกษานี้ เราได้แมปการกลายพันธุ์ที่หลบเลี่ยงแอนติบอดีต่อต้าน SARS-CoV-2 หลักสามชนิดอย่างสมบูรณ์แผนที่เหล่านี้บ่งชี้ว่าลักษณะเฉพาะของการกลายพันธุ์แบบ Escape ก่อนหน้านี้ไม่สมบูรณ์ไม่พบการกลายพันธุ์ของกรดอะมิโนตัวเดียวที่สามารถหลบหนีแอนติบอดีทั้งสองชนิดในค็อกเทล REGN-COV2 และไม่ได้ระบุผู้ป่วยติดเชื้อเรื้อรังส่วนใหญ่ที่ได้รับการรักษาด้วยค็อกเทลการกลายพันธุ์แน่นอนว่าแผนที่ของเรายังไม่ได้ตอบคำถามเร่งด่วนที่สุด: SARS-CoV-2 จะพัฒนาความต้านทานต่อแอนติบอดีเหล่านี้อย่างกว้างขวางหรือไม่แต่สิ่งที่แน่นอนก็คือ น่ากังวลว่าการกลายพันธุ์แบบ Escape จำนวนมากมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการพับ RBD หรือความสัมพันธ์ของตัวรับ และมีการกลายพันธุ์ในระดับต่ำในการหมุนเวียนไวรัสอยู่แล้วท้ายที่สุดแล้ว จำเป็นต้องรอและสังเกตว่าการกลายพันธุ์ใดที่ SARS-CoV-2 จะส่งผ่านเมื่อแพร่กระจายไปยังประชากรงานของเราจะช่วย “สังเกต” โดยการอธิบายทันทีถึงผลกระทบของการกลายพันธุ์ที่จำแนกตามการเฝ้าระวังจีโนมของไวรัส
นี่เป็นบทความแบบเปิดที่เผยแพร่ภายใต้เงื่อนไขของ Creative Commons Attribution Licenseบทความนี้อนุญาตให้นำไปใช้ เผยแพร่ และทำซ้ำได้อย่างไม่จำกัดในสื่อใดๆ ภายใต้เงื่อนไขว่างานต้นฉบับได้รับการอ้างอิงอย่างถูกต้อง
หมายเหตุ: เราขอให้คุณระบุที่อยู่อีเมลของคุณเท่านั้น เพื่อให้คนที่คุณแนะนำไปยังเพจรู้ว่าคุณต้องการให้พวกเขาเห็นอีเมลและไม่ใช่สแปมเราจะไม่บันทึกที่อยู่อีเมลใดๆ
คำถามนี้ใช้เพื่อทดสอบว่าคุณเป็นผู้เข้าชมหรือไม่และป้องกันการส่งสแปมอัตโนมัติ
ไทเลอร์ เอ็น.สตาร์, อัลลิสัน เจ.กรีนีย์, อามิน แอดเทเทีย, วิลเลียม ดับเบิลยู. ฮานนอน, มานิช ซี. เชาดารี (มานิช ซี. ชูดารี), อดัม เอส. ดิงเจส (อดัม เอส.
แผนที่การกลายพันธุ์ของ SARS-CoV-2 ที่สมบูรณ์ซึ่งหลบหนีจากส่วนผสมของโมโนโคลนอลแอนติบอดี Regeneron ช่วยอธิบายวิวัฒนาการของไวรัสในการรักษาผู้ป่วย
ไทเลอร์ เอ็น.สตาร์, อัลลิสัน เจ.กรีนีย์, อามิน แอดเทเทีย, วิลเลียม ดับเบิลยู. ฮานนอน, มานิช ซี. เชาดารี (มานิช ซี. ชูดารี), อดัม เอส. ดิงเจส (อดัม เอส.
แผนที่การกลายพันธุ์ของ SARS-CoV-2 ที่สมบูรณ์ซึ่งหลบหนีจากส่วนผสมของโมโนโคลนอลแอนติบอดี Regeneron ช่วยอธิบายวิวัฒนาการของไวรัสในการรักษาผู้ป่วย
©2021 สมาคมอเมริกันเพื่อความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์สงวนลิขสิทธิ์.AAAS เป็นหุ้นส่วนของ HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef และ COUNTER.Science ISSN 1095-9203
เวลาโพสต์: Feb-24-2021