Dlaczego wariant SARS-CoV-2 Omicron wymyka się odporności?

Od początku pandemii koronawirusa 2019 (COVID-19) koronawirus-2 zespołu ostrej niewydolności oddechowej (SARS-CoV-2) przeszedł wiele mutacji genetycznych.

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) sklasyfikowała nowo pojawiające się warianty SARS-CoV-2 jako warianty wzbudzające obawy (VOC) i warianty będące przedmiotem zainteresowania (VOI) na podstawie ich zjadliwości i przenoszenia. Obecnie SARS-CoV-2 Omicron VOC jest dominującym szczepem krążącym w wielu krajach na całym świecie.

Stado: Zwiększone powinowactwo do receptora i zmniejszone rozpoznawanie swoistych przeciwciał przyczyniają się do ucieczki immunologicznej wariantu ummikronu SARS-CoV-2. Źródło zdjęcia: Vinayak Jagtap / Shutterstock.com

tło

Wariant SARS-CoV-2 Omicron (B.1.1.529) został po raz pierwszy zgłoszony w Republice Południowej Afryki w listopadzie 2021 r. Niedługo później wariant Omicron wykryto w kolejnych 135 krajach na całym świecie. To spowodowało, że Światowa Organizacja Zdrowia ogłosiła, że ​​pojawienie się wariantu Omicron zwiększyło globalne ryzyko utrwalenia pandemii COVID-19.

Wstępne badania porównujące wariant Omicron z innymi LZO wykazały, że z wariantem Omicron związane było zwiększone ryzyko reinfekcji. Jednym z głównych problemów związanych z wariantem Omicron jest jego zdolność do zarażania osób, które otrzymały dwie dawki aktualnych szczepionek COVID-19. Jednak Omicron powoduje głównie stosunkowo łagodną infekcję. Tak więc pomimo ogromnego wzrostu liczby przypadków COVID-19 funkcjonują systemy opieki zdrowotnej.

Wcześniejsze badania wykazały, że w porównaniu z oryginalnym szczepem SARS-CoV-2, wariant delta zawierał siedem mutacji białek wypustek, w tym dwie mutacje (L452R i T478K) w domenie wiążącej receptor (RBD). Jednak ten wariant nie zawiera mutacji E484, która jest ściśle związana ze zmniejszonym rozpoznawaniem przeciwciał.

W wariancie Omicron zidentyfikowano dużą liczbę mutacji w porównaniu z innymi LZO, przy czym większość mutacji występuje w polu wysokościowym. Co ważne, wariant ten zawiera mutację w regionie RBD, która oddziałuje z komórkowym receptorem enzymu konwertującego angiotensynę 2 (ACE2). Ponadto w poprzednich badaniach odnotowano również obecność mutacji E484A, która odpowiada za rozpoznanie wariantu przeciwciała przez Omicron.

Wszystkie obecne szczepionki i leczenie COVID-19 są zaprojektowane przeciwko białku kolce. Zatem skuteczność istniejących szczepionek przeciwko wariantowi Omicron, która została określona na podstawie obliczeń w silico Modelowanie ujawniło zdolność wariantu Omicron do unikania odporności, w której pośredniczą przeciwciała.

Interakcja ACE2 i mutacje w RBD B.1.617.2 (Delta) i B.1.1.529 (Omicron). a) Monomer S (niebieski słupek i powierzchnia) związany z ektodomeną ACE2 (żółta powierzchnia). b) Szczegół a) Zaznacz reszty metamorficzne (pomarańczowe patyczki) w delcie. c) Tak samo jak w B), ale z zmutowanymi resztami zaznaczonymi w Omicron. Z plików 6ACG i 2AJF PDB.

o nauce

Niektóre z kluczowych parametrów, które przyczyniły się do globalnego wpływu omikronowego wariantu SARS-CoV-2 obejmują infekcję i zjadliwość, a także skuteczność obecnych szczepionek przeciwko temu wariantowi oraz stopień świadomości populacji ogólnej w zakresie stosowania ochrony profilaktycznej. procedury. Nowe badanie zostało opublikowane w dniu bioRxiv * Serwer prepress ujawnia leżący u podstaw mechanizm związany ze zwiększoną przenośnością wariantu Omicron i zdolnością do unikania odpowiedzi immunologicznych wywołanych przez szczepienie lub naturalną infekcję.

W tym badaniu autorzy otrzymali surowice ludzkie w ciągu jednego miesiąca po szczepieniu od pacjentów, którzy wyzdrowieli z COVID-19, zaszczepili osoby dwiema dawkami szczepionki mRNA i zaszczepione osoby, które otrzymały trzy dawki szczepionki mRNA. Kandydaci zostali zrekrutowani do badania w Szpitalu Uniwersyteckim Bern w Szwajcarii.

Wyniki

Naukowcy przeprowadzili interferometrię biowarstw (BLI) i wykazali, że na poziomie biofizycznym zarówno RBD-Omicron, jak i RBD-Delta miały zwiększone powinowactwo do ACE2 w porównaniu z oryginalnym SARS-CoV-2 RBD. Zgodnie z wcześniejszymi badaniami naukowcy stwierdzili, że mutacja E484A wyjaśnia zdolność wariantu Omicron do unikania odpowiedzi immunologicznych poprzez zmianę epitopu ważnego dla neutralizacji przeciwciał.

Zwiększone powinowactwo Omicron RBD do ACE2 stanowi wyzwanie dla przeciwciał neutralizujących. Ponadto wariant Omicron wiąże się z ACE2 w sposób, który zapobiega konkurowaniu przeciwciał z tym wariantem i blokowaniu go. Zjawisko to jest znane jako „ucieczka powinowactwa”, która różni się od tradycyjnego mechanizmu ucieczki przeciwciał.

Obecne szczepionki przeciw COVID-19 mogłyby zapewnić lepszą ochronę, gdyby zostały zoptymalizowane pod kątem wytwarzania większej liczby przeciwciał o większym powinowactwie do ACE2. Co ważne, strategia szczepień przypominających znacząco przyczyniła się do tego typu podejścia; Dlatego osoby, które otrzymały trzy dawki szczepionek mRNA, miały stosunkowo lepszą ochronę przed szczepem Omicron niż osoby, które otrzymały tylko dwie dawki szczepionki.

(AB) Wiązanie surowic z (grupy I, II i III) do RBD_WTRBD_delta i RBD_Omikrona Korzystanie z BLI, przedstawionego jako AUC. (C i D) RBD . hamowanie_WTRBD_delta i RBD_Omikrona Wiązanie się z ludzkim receptorem ACE2 przez rozcieńczenie serologiczne 1:80, w tym teście zastosowano surowice z trzech różnych grup. Analiza statystyczna testem Studenta (nawet w A i C) i (niesparowane w B i D). N = 6 lub 5. Pokazano jednego przedstawiciela dwóch podobnych eksperymentów.

Wnioski

Autorzy zauważają zwiększone powinowactwo wariantu Omicron do receptora ACE2 i zmniejszone rozpoznawanie przez przeciwciała we krwi. Ponadto mechanizmy leżące u podstaw możliwości ucieczki immunologicznej wariantu Omicron obejmują zmienioną specyficzność przeciwciała i podwyższone powinowactwo RBD-ACE2, które jest lepsze niż wiązanie przeciwciała.

*Ważna uwaga

bioRxiv Publikuje wstępne raporty naukowe, które nie były recenzowane i dlatego nie powinny być traktowane jako rozstrzygające, ukierunkowywać praktykę kliniczną/zachowania związane ze zdrowiem ani być traktowane jako ustalone informacje.