新冠变异株（Delta 变体）全面研究，对中和抗体产生抗性

2021-06-28 生物世界

目前其病毒学特性仍不清楚。

来源 | 生命科学前沿

在当前的 SARS-CoV-2 大流行期间，病毒基因组中积累了多种突变， 至少有五种变体被认为是对人类社会有害的 SARS-CoV-2 变体 。新出现的 VOC B.1.617.2 谱系（Delta 变体）与 2021 年春季印度的新冠疫情大规模激增密切相关，目前已成为最具威胁的新冠病毒变体。然而，目前其病毒学特性仍不清楚。

2021年6月17日，预印本平台 bioRxiv 上线了来自东京大学、宫崎大学、熊本大学等研究机构的题为： SARS-CoV-2 spike P681R mutation enhances andaccelerates viral fusion 的文章。

该论文表明：

1、Delta 变体是高度融合的并易形成合胞体的病毒株，刺突蛋白中的 P681R 突变在该谱系中高度保守。

2、虽然 P681R 突变降低了病毒的传染性，但这种突变对中和抗体产生抗性。

3、进一步的机制研究表明，P681R 突变促进了弗林蛋白酶（furin）介导的刺突蛋白（S蛋白）的切割，并加速了细胞-细胞融合。

新冠病毒感染途径

新冠病毒感染过程：

第一步：病毒刺突糖蛋白（S蛋白）与宿主血管紧张素转化酶2 （ACE2）受体的结合；

第二步，宿主跨膜丝氨酸蛋白酶2 （TMPRSS2）对病毒刺突糖蛋白的切割融合；

第三步，病毒融合进宿主细胞膜。

Delta 变体可明显引起合胞体形成

通过对比变异病毒株B.1.617.1、B.1.617.2 （Delta 变体）以及携带D614G的B.1.1分离株，研究者发现在Vero细胞中，B.1.617.1和B.1.617.2变体的生长显著低于B.1.1分离株。特别是，感染后48小时B.1.617变体的病毒RNA水平比B.1.1分离物低150倍以上。

显微镜观察显示，感染这三种病毒的VeroE6/TMPRSS2培养物均有形成合胞体。值得注意的是，与B.1.1病毒相比，两种B.1.617病毒形成了更大的合胞体。通过测量感染VeroE6/TMPRSS2培养物中漂浮合胞体的大小，B.1.617.1和B.1.617.2 （Delta 变体）感染形成的合胞体显著（2.3倍和2.7倍）大于B.1.1感染形成的合胞体。

这些结果表明与携带D614G的B.1.1病毒相比，B.1.617谱系（Delta 变体）更易形成合胞体，相对更喜欢细胞-细胞感染。

P681R突变是促进S蛋白介导融合的决定因素

P681R突变是B.1.617谱系（Delta 变体）的独特特征，该突变位于SARS-CoV-2 S蛋白的FCS （弗林蛋白酶断裂位点）附近。研究者通过反向遗传学产生了携带P681R的人工病毒，并进行了病毒学实验。制备的假病毒的Western印迹显示P681R突变显著增加了切割的S2亚单位的水平。用有或没有TMPRSS2表达的靶HOS细胞进行单轮假病毒感染试验。在没有TMPRSS2的情况下，携带P681R/D614G的假病毒的传染性与D614G假病毒的传染性相当。在TMPRSS2存在的情况下，与TMPRSS2空靶细胞相比，D614G假病毒的传染性增加了5.0-6.3倍。这些数据表明P681R突变在TMPRSS2存在的情况下减弱了无细胞病毒的感染性。

通过基于细胞的融合实验来研究P681R突变对病毒融合性的影响。在效应细胞（即S蛋白表达细胞）中，虽然D614G/P681R S蛋白表达水平与D614G S相当，但D614G/P681R突变体的断裂S2亚基水平显著高于D614G S2亚基。使用不含TMPRSS2的靶细胞进行的基于细胞的融合分析表明，D614G/P681R S的融合原性比D614G S高2.1倍，且初始融合速度比D614G S快2.8倍。这些数据表明P681R突变增强和加速了SARS-CoV-2 S介导的融合。

P681R突变对NAbs介导的抗病毒免疫具有抗性

中和试验的结果表明D614G/P681R人工病毒对针对SARS-CoV-2 S蛋白RBD的三种单克隆抗体具有部分（1.2-1.5倍）抗性。此外，用19份BNT162b2疫苗血清进行的中和试验表明，D614G/P681R人工病毒对疫苗诱导的NAbs具有显著的抗药性。

与针对无细胞病毒的中和活性相反，基于SARS-CoV-2 S融合实验（人工病毒和效应细胞（S-表达细胞）用NAbs或血清处理）表明，细胞-细胞感染对NAbs具有强烈的抵抗力，并且NAbs对细胞-细胞感染的不敏感性不依赖于P681R突变。

总之，这些发现表明P681R突变赋予了NAbs对无细胞病毒颗粒的抗性，与无细胞感染相比，细胞-细胞感染对NAbs介导的抗病毒作用具有抗性。

自2019年12月新冠病毒爆发以来，已出现多种变异病毒株。2021 年春季在印度出现的变异病毒株B.1.617 （Delta 变体）因其具有中和抗体抗性引起了人们的广泛关注。

本文通过对B.1.617 变体的研究，确定了该谱系高度保守的P681R 突变。通过深入的研究发现，由于P681R 突变促进了弗林蛋白酶介导的刺突蛋白的切割，加速了细胞-细胞融合，促使B.1.617对中和抗体产生抗性。

文章链接：

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.06.17.448820v1

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人工病毒,抗性,抗体,变体,变异,融合

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