Картировали мутации коронавируса, связанные с уклонением от антител

Для попадания SARS-CoV-2 в клетку человека необходимо взаимодействие двух белков: клеточного мембранного ACE2 и RBD S-белка коронавируса. В связи с этим в качестве потенциального способа терапии COVID-19 рассматриваются антитела, нацеленные на RBD. Известно, что такие антитела являются важной составляющей иммунного ответа на инфекцию. Тем не менее, некоторые мутации RBD позволяют вирусу избегать антительного ответа. В новом исследовании, препринт которого опубликован на портале bioRxiv, ученые описали метод выявления мутаций, позволяющихSARS-CoV-2 оставаться незамеченным для антител.

На основе дрожжевых клеток исследователи создали систему, экспрессирующую библиотеку RBD с почти всеми возможными мутациями (3 804 из 3 819 возможных мутаций в 201 остатке RBD). Каждая дрожжевая клетка несла 16-нуклеотидный штрихкод, соответствующий мутантному RBD. Глубокое секвенирование штрихкодов позволило быстро охарактеризовать состав библиотеки RBD. Ученые отсеивали мутации, приводящие к нарушению 3D-структуры RBD и его связывания с ACE2. Оставшиеся дрожжевые клетки инкубировали с антителами к RBD и разделяли мутантные варианты белка на две группы: связывающиеся с антителами и ускользающие от них.

Чтобы картировать мутации RBD, позволяющие клеткам ускользать от антител, ученые оценивали связывание различных вариантов RBD с десятью человеческими моноклональными антителами (девять были выделены от пациентов, переболевших COVID-19, десятое — кросс-реактивное от пациента, перенесшего SARS). Для каждого антитела была получена индивидуальная карта критических мутаций.

Оказалось, что с антителами главным образом взаимодействуют всего несколько участков RBD. Сопоставление полученных результатов с другими исследованиями показало, что картированные мутации RBD соответствуют «антигенным участкам» (antigenic regions), выявленным ранее.

Мутации, возникающие в мотиве RBD, ответственном за связывание с ACE2, могут влиять на качество этого связывания и трехмерную структуру вирусного белка. Поэтому в результате естественного отбора будут сохраняться лишь те мутации, которые помогают вирусу избегать антител, но не нарушают его связывание с ACE2 и фолдинг RBD. Авторы отмечают, что одно из рассмотренных моноклональных антител имеет высокую резистентность к «мутациям уклонения» (escape mutations) вируса. Это значит, что в участке RBD, который распознается этим антителом, нет вариантов мутаций, удовлетворяющих двум вышеназванным условиям.

Основываясь на полученных данных, авторы утверждают, что при разработке терапии необязательно составлять коктейль из антител, нацеленных на разные участки RBD. Надо просто свериться с картами мутаций уклонения и подобрать пару антител, для которых паттерны мутаций максимально различаются.

По словам авторов, предложенный ими подход позволяет быстро создавать карты мутаций уклонения для любых моноклональных или поликлональных антител, а сопоставление этих карт с результатами геномных исследований SARS-CoV-2 даст дополнительную информацию об эволюции вируса.