Nature:谢晓亮/曹云龙等揭示Omicron感染极难实现群体免疫

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新冠疫情暴发已逾两年,病毒在全球肆虐的态势未见消退,对人类生活、健康产生严重影响,奥密克戎变异株 BA.1、BA.2、BA.2.12.1、BA.4、BA.5 的接连出现对疫苗接种的预防效果和抗体药物的治疗效果提出了严峻挑战,新变异株的受体结合能力和免疫逃逸能力亟待详尽研究。 2022年6月17日, 北京大学生物医学前沿创新中心 (BIOPIC) 、昌平实验室 谢晓亮 / 曹云龙 课题组联合北京大学生命科学学院 肖俊宇 课题组、中国科学院生物物理所 王祥喜 课题组、中国食品药品检定研究院 王佑春 课题组、南开大学 沈中阳 课题组,在 Nature 期刊在线发表了题为: BA.2.12.1, BA.4 and BA.5 escape antibodies elicited by Omicron infection 的研究论文。 该研究发现, 奥密克戎突变株 BA.2.12.1、BA.4、BA.5 新亚型呈现出更强的免疫逃逸能力,并且对奥密克戎 BA.1 感染者康复后血浆出现了显著的中和逃逸现象。 研究团队通过高通量单细胞测序、分离并表征上千个新冠单克隆中和抗体后,发现奥密克戎 BA.2.12.1、BA.4、BA.5 进化出的新突变能够特异性逃逸 BA.1 感染所诱导产生的中和抗体。并且,奥密克戎 BA.1 感染存在“ 免疫原罪 ”现象,即 BA.1 感染主要唤起之前原始株疫苗所诱导的记忆B细胞,而很难产生特异性针对 BA.1 的中和抗体。 这些发现提示,基于 BA.1 的奥密克戎疫苗可能已不适合作为现有免疫背景下的加强针,所诱导出的抗体对新变异株将不具有广谱保护效力。并且, 由于新冠病毒存在“免疫原罪”现象并且可以快速进化出免疫逃逸突变位点,通过奥密克戎感染实现群体免疫是极难实现的。 831655597216035 

该研究最早于2022年5月2日在线发布于 bioRxiv 预印本平台,是世界首篇系统性研究 BA.2.12.1 和 BA.4/5 刺突蛋白结构和体液免疫逃逸特性,揭示奥密克戎突变株“免疫原罪”分子机制的研究论文,在国际学术界引起了广泛关注,受到了 Science、New York Times、ABC News 等多家知名媒体的报道。 目前主要的奥密克戎变异株都具有较高的传播能力,为了研究其传播能力与刺突蛋白 (Spike glycoprotein) 构象和受体结合能力的关系,合作团队解析了奥密克戎变异株 BA.2、BA.3、BA.2.12.1、BA.2.13 以及 BA.4/5 刺突蛋白三聚体的冷冻电镜结构,并分别测定各突变体刺突蛋白或受体结合域 (RBD) 与 hACE2 的亲和力。 结构分析表明,BA.4/5 携带的 F486V 突变可能导致 hACE2 亲和力下降,但 L452R 和 493Q 回复突变降低了这一影响。研究结果显示 BA.2.12.1、BA.2.13 和 BA.4/5 对 hACE2 的亲和力与 BA.2 相当 (图1) 。 74121655597216173 图1:奥密克戎各突变株Spike结构与RBD的hACE2亲和力 

研究发现,接种三针疫苗人群的血浆对 BA.2.12.1 和 BA.4/5 的中和能力相比 BA.2 有大幅下降,且 BA.1 突破感染的康复者血浆对 BA.2.12.1 和 BA.4/5 的中和能力也有明显下降。流式细胞分析和单细胞 VDJ 测序结果说明,BA.1 突破感染主要唤起人体内接种疫苗后产生的对原始株的体液免疫记忆,由此诱发的抗体可以同时中和原始株和 BA.1,但对新变体的广谱中和活性不佳,这符合“免疫原罪”理论,提示基于 BA.1 的奥密克戎疫苗难以对新的突变体提供广谱有效的预防能力,可能并不适合作为现有人群免疫背景下的加强针 (图2) 。 27111655597216414 图2:疫苗接种者、BA.1突破感染康复者、接种疫苗的SARS康复者血浆对各毒株的中和活性 

对抗体药物的研究也印证了奥密克戎株新亚型高度的中和抗体逃逸能力,多数现存抗体药物对奥密克戎中和活性大大

发布时间:2022-06-19 14:16