2022年2月8日，Science 在線(xiàn)發(fā)表了中國科學(xué)院上海藥物研究所徐華強教授/尹萬(wàn)超博士團隊與濟民可信鄧俗俊博士團隊合作的題為“Structures of the Omicron spike trimer with ACE2 and an anti-Omicron antibody”的最新成果。該研究解析了Omicron刺突蛋白與人源受體ACE2或廣譜抗新冠抗體JMB2002復合物的高分辨冷凍電鏡結構，闡述了Omicron變異株傳播迅速和免疫逃逸的分子機制，并揭示了治療抗體JMB2002全新的作用機制，為JMB2002對新冠病毒Omicron變異株仍具有中和功能及進(jìn)一步開(kāi)展臨床試驗研究提供了理論基礎。為廣譜抗新冠抗體的研發(fā)提供了新的思路，也可為全球新冠**研發(fā)提供新的參考。
研究者發(fā)現Omicron刺突蛋白結合其受體ACE2相比于野生型提高6-9倍，通過(guò)解析Omicron變異株刺突蛋白與人源受體蛋白ACE2復合物的高分辨率冷凍電鏡結構（圖1A），從結構中觀(guān)察到Omicron刺突蛋白三聚體相鄰的RBD存在相互作用（圖1B），利于Omicron刺突蛋白的RBD持續處于開(kāi)放狀態(tài)，增強了Omicron變異株的傳染性；結合熱動(dòng)力學(xué)實(shí)驗發(fā)現Omicron刺突蛋白的RBD高度靈活且不穩定，其熱溶解溫度降了超過(guò)5攝氏度（圖1C），使得刺突蛋白更容易從閉合構象向開(kāi)放構象轉換，進(jìn)一步增強Omicron變異株的傳染性。簡(jiǎn)而言之，Omicron刺突蛋白RBD的相互作用及不穩定性，促進(jìn)Omicron刺突蛋白與ACE2的相互作用，從原子水平解釋了Omicron變異株傳染性增強的潛在機制。
圖1 Omicron刺突蛋白結合人源受體ACE2的結構。A展示Omicron刺突蛋白結合人源ACE2結構的整體構象，B為RBD-RBD二聚體，以及RBD結合ACE2的相互作用界面，C為刺突蛋白的熱穩定結果。
從解析的結構中看到Omicron刺突蛋白的眾多突變位點(diǎn)位于蛋白表面，導致了大部分中和抗體對Omicron突變株失去了中和活性。值得慶幸的是，濟民可信自主研發(fā)的新冠中和抗體JMB2002對Omicron刺突蛋白的親和力是對野生型的4倍，展示出強大的抑制Omicron變異株的潛力。為闡述JMB2002抗Omicron變異株的分子機制，研究者解析了Omicron刺突蛋白與JMB2002復合物的結構（圖2A-C）；從結構中發(fā)現Omicron刺突蛋白三聚體內同樣存在RBD相互作用（圖2D），JMB2002抗體結合Omicron刺突蛋白RBD后阻礙了人源受體蛋白ACE2與RBD的結合（圖2E）；令人驚奇的是，JMB2002以一種全新的構象結合在RBD與人源ACE結合界面的背部，是一種全新的結合表位的中和抗體（圖2F）。
圖2 Omicron刺突蛋白結合抗體JMB2002的結構。A展示JMB2002抗體結合Omicron刺突蛋白的整體結構，B復合物中Omicron刺突蛋白的構象，C為與JMB2002抗體結合的兩個(gè)RBD的結構比較，D為JMB2002抗體結合Omicron刺突蛋白的結構中RBD-RBD的二聚體，E展示了JMB2002抗體結合Omicron的RBD后阻斷ACE2進(jìn)一步結合，F為抗新冠病毒中和抗體的分類(lèi)，JMB2002抗體為新型抗體，被歸為第五類(lèi)。
在新冠病毒變異株Omicron大流行之際，本次研究成果極具原創(chuàng )性與新穎性，論文通過(guò)同行評審并在Science發(fā)表，將助力全球科研工作者充分了解Omicron變異株的特性，為JMB2002對新冠病毒Omicron變異株仍具有中和功能及進(jìn)一步開(kāi)展臨床試驗研究提供了理論基礎。為廣譜抗新冠抗體的研發(fā)提供了新的思路，也可為全球新冠**研發(fā)提供新的參考。
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