香港科技大學及港大醫學院聯合研究證明廣譜中和抗體 可保護敘利亞倉鼠免受SARS-CoV-2 Omicron變異株感染

2022-07-11
香港科技大學(科大)和香港大學李嘉誠醫學院(港大醫學院)一項聯合研究發現,源自本地 mRNA 疫苗接種者、針對SARS-CoV-2 Omicron變異株的廣譜中和抗體ZCB11,對所有受關注變異株(variants of concern, VOCs),包括當前主要流行的Omicron BA.1、BA.1.1 和 BA.2,均顯示出有效的抗病毒活性。研究團隊成員包括(左起):科大理學院生命科學部助理教授黨尚宇教授、香港大學愛滋病研究所所長兼港大醫學院臨床醫學學院微生物學系陳志偉教授。

香港科技大學(科大)和香港大學李嘉誠醫學院(港大醫學院)一項聯合研究發現,源自本地 mRNA 疫苗接種者、針對SARS-CoV-2 Omicron變異株的廣譜中和抗體ZCB11,對所有受關注變異株(variants of concern, VOCs),包括當前主要流行的Omicron BA.1、BA.1.1 和 BA.2,均顯示出有效的抗病毒活性。研究團隊成員包括(左起):科大理學院生命科學部助理教授黨尚宇教授、香港大學愛滋病研究所所長兼港大醫學院臨床醫學學院微生物學系陳志偉教授。

抗體ZCB11(右)可保護敘利亞倉鼠的肺部免受Omicron和Delta病毒變異株的感染與損傷 。 PBS(左)是無抗體對照, ZB8(中)是抗體對照,只能保護倉鼠免受Delta病毒變異株的感染與損傷,但不能免受 Omicron病毒變異株的感染與損傷。 冷凍電鏡結構分析揭示了ZCB11和Omicron S蛋白的結合模式 。

抗體ZCB11(右)可保護敘利亞倉鼠的肺部免受Omicron和Delta病毒變異株的感染與損傷 。 PBS(左)是無抗體對照, ZB8(中)是抗體對照,只能保護倉鼠免受Delta病毒變異株的感染與損傷,但不能免受 Omicron病毒變異株的感染與損傷。 冷凍電鏡結構分析揭示了ZCB11和Omicron S蛋白的結合模式 。

香港科技大學(科大)的結構生物學家聯同香港大學愛滋病研究所、香港大學李嘉誠醫學院(港大醫學院)臨床醫學學院微生物學系與香港大學新發傳染病國家重點實驗室的研究人員已證明,源自本地 mRNA 疫苗接種者、針對SARS-CoV-2 Omicron變異株的廣譜中和抗體ZCB11,對所有受關注變異株(variants of concern, VOCs)包括當前主要流行的Omicron BA.1BA.1.1 BA.2均顯示出有效的抗病毒活性。更重要的是,使用ZCB11預防或治療Omicron病毒,可保護敘利亞倉鼠的肺部免受攻擊。相關研究論文已在《自然通訊》線上發表(按此瀏覽期刊文章)。

研究背景

SARS-CoV-2 Omicron變異株驚人的高傳播力和抗體逃避特性,給當前疫苗和抗體免疫療法的功效帶來了巨大挑戰。為了應對不斷出現、具有不可預測致病特性的 SARS-CoV-2 Omicron變異株,不得不維持全民戴口罩政策、隔離和無休止的病毒檢測,並導致社會普遍焦慮和重大經濟損失。因此,研究宿主免疫反應是否可以產生廣譜中和抗體就顯得非常重要。這不僅對應於抗體的免疫療法,而且對改良疫苗以激發同樣廣泛的免疫保護也至關重要。

研究方法及發現

在這項研究中,港大醫學院團隊建立了一個高效的抗體克隆技術平台。該平台可以從單一的記憶B細胞中克隆出天然配對的人體抗體基因。利用這項技術,該研究團隊篩選了香港地區34BNT162b2疫苗接種者的樣本,從中成功發現了抗體ZCB11,並通過假病毒和活病毒測試,證明ZCB11能夠中和所有VOCs,包括Alpha變異株(B.1.1.7)、Beta變異株(B.1.351)、Gamma變異株(P1)、Delta變異株(B.1.617.2)和Omicron變異株 B.1.1.529)。重要的是,在預防或治療情況下用藥,ZCB11可分別保護敘利亞倉鼠的肺部免受OmicronDelta病毒變異株的攻擊。此外,科大合作團隊利用單顆粒冷動電鏡技術,在原子分辨率水平上解析了ZCB11和病毒刺突蛋白的複合結構,揭示了ZCB11獨特的分子作用模式,為接下來結構導向的抗體及改良疫苗奠定了堅實的基礎。

研究意義

領導這項研究的香港大學愛滋病研究所所長、臨床醫學學院微生物學系教授陳志偉教授表示:研究結果表示ZCB11 是一種很有醫用潛力的抗體藥物,可通過生物醫學干預,以應對大流行的SARS-CoV-2 關注變異株。」他補充:「儘管研究結果表明港大醫學團隊在針對 COVID-19 的人類抗體藥物和疫苗的研發方面處於世界前沿,但我們仍迫切需要在香港建立大規模生產基地和臨床轉化中心,以達成晉身國際創新中心的目標。」

科大理學院生命科學部助理教授黨尚宇教授表示:高分辨率的結構信息能夠使我們了解在眾多SARS-CoV-2 關注變異株中,ZCB11具有廣譜中和作用的分子機制。黨教授進一步補充:這項研究依賴科大最先進的冷凍電鏡設備,這證明了它不僅有能力支持結構生物學研究,還支持許多其他研究領域,例如本研究中的抗體開發。」

研究團隊

是次研究由香港大學愛滋病研究所所長兼港大醫學院臨床醫學學院微生物學系陳志偉教授領導,微生物學系博士生周標主力進行。微生物學系周潤宏博士、臨床副教授陳福和醫生、羅夢曉、彭巧麗、助理教授袁碩峰博士,香港科技大學生命科學部碩士研究生唐冰潔和劉航為論文共同第一作者。

合作團隊還包括微生物學系科學主任莫頴兒博士、陳勃浩、科學主任王培博士、潘國文、助理教授朱軒博士、陳頌聲、曾藹玲博士、陳駿耀、歐家杰、文曉安、盧璐、系主任及臨床副教授杜啟泓醫生、陳鴻霖教授及港大醫學院臨床醫學學院微生物學系傳染病講座教授、港大新發傳染病國家重點實驗室總監、霍英東基金(傳染病學)教授袁國勇教授。黨尚宇教授和陳志偉教授為該論文的共同通訊作者。

鳴謝

本研究得到香港研究資助局合作研究基金(C7156-20GFC1134-20GF C5110-20GF)、香港特別行政區政府食物及衞生局健康及醫學研究基金(19181012)、深圳市科技計劃(JSGG20200225151410198JCYJ20210324131610027)、香港特別行政區政府創新科技署香港衞生@InnoHK、國家重點研究計劃項目(2020YFC08606002020YFA07075002020YFA0707504)的支持,以及來自香港希望之友教育基金的捐款。陳志偉教授的團隊也得到了香港研究資助局主題研究計劃(T11-706/18-N)及英國惠康基金會P86433的部分支持。

所有冷凍電鏡數據均由科大生物冷凍電鏡中心收集,該中心得到羅桂祥基金會的慷慨資助。黨尚宇教授團隊亦得到香港研究資助局(ECS26101919GRF16103321C7009-20GFC6001-21EF)、南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)(SMSEGL20SC01-L)、廣東省基礎與應用基礎研究基金(2021A1515012460)、深圳市中央引導地方科技發展專項資金資助項目(2021Szvup140)及科大啟動基金的支持。

關於香港科技大學生物冷凍電鏡中心

香港科技大學生物冷凍電鏡中心(//cryoem.hkust.edu.hk/得到羅桂祥基金會的慷慨捐助,讓本地科學家能夠在原子分辨率水平上研究生物大分子。目前,中心擁有現代最先進的顯微鏡,包括Titan KriosK3直接電子探測器等多台高端設備,為單顆粒分析和冷凍電子斷層掃描提供專業的技術支持。

關於港大醫學院微生物學系

微生物學系學術人員積極參與臨床服務和基礎研究。研究生可以從事微生物學和傳染病各個方面的研究,從而獲得碩士學位或博士學位。醫學科學碩士課程為對臨床微生物學和傳染病感興趣的並且想進行更深入研究的學生提供了學習機會。此外,系內臨床人員還參加了香港和深圳的臨床微生物學家培訓。傳染病課程和研究生文憑課程為符合條件的醫療從業者在傳染病方面的培訓提供了獨特的途徑。

為促進知識交流,港大醫學院臨床醫學學院微生物學系的研究活動可瀏覽http://www.microbiology.hku.hk

媒體查詢
香港科技大學理學院生命科學部

黨尚宇教授(電話:2358 5944 | 電郵:sdang@ust.hk)

香港大學醫學院臨床醫學院微生物學系
陳志偉教授(電話:3917 9831 | 電郵:zchenai@hku.hk)

香港科技大學公共事務處
談家誠(電話: 2358 8556 | 電郵: johnnytam@ust.hk)

港大醫學院
林雯茵小姐(電話:39102528 | 電郵:manyan@hku.hk)
 

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