Sottovarianti di Omicron e le loro sfide immunitarie
Nuove sottovarianti di Omicron complicano le risposte immunitarie da infezioni passate e vaccinazioni.
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Indice
- Importanza delle Varianti della Proteina Spike
- Differenze tra le Sotto-varianti di Omicron
- La Sfida con gli Anticorpi Neutralizzanti
- Investigare le Risposte Anticorpali
- Risultati sugli Anticorpi Targeting NTD
- Analisi Strutturale degli Anticorpi Potenti
- Limitazioni e Sfide Future
- Implicazioni per lo Sviluppo dei Vaccini
- Riepilogo
- Fonte originale
Di recente, ci sono nuove sotto-varianti di Omicron come HK.3, BA.2.86, JN.1, BA.2.87.1, KP.2 e KP.3 che riescono a evitare la protezione immunitaria derivante da infezioni passate o vaccinazioni. Le mutazioni nella Proteina Spike di queste varianti sembrano avere un ruolo chiave in questa fuga dall'immunità.
Importanza delle Varianti della Proteina Spike
Gli studi hanno sottolineato che le mutazioni sulla proteina spike, in particolare nella regione conosciuta come Dominio di legame del recettore (RBD), sono responsabili dei cambiamenti del virus. Tuttavia, non è ancora chiaro come le mutazioni in altre aree della proteina spike, specialmente nel Dominio N-terminale (NTD), influenzino la capacità degli anticorpi di combattere il virus.
Prima dell'emergere di Omicron, le ricerche mostrano che l'NTD può generare una risposta immunitaria. Gli anticorpi che prendono di mira questa regione sono stati trovati in grado di neutralizzare varianti come BA.5 in persone che si stavano riprendendo da infezioni da BA.2. Con il continuo cambiamento delle sotto-varianti di Omicron, anche le mutazioni nell'NTD evolvono, creando un panorama complicato per quanto riguarda l'efficacia dei vaccini.
Differenze tra le Sotto-varianti di Omicron
La sotto-varianti BA.2, per esempio, ha mutazioni NTD uniche rispetto a BA.1, che aveva notevoli delezioni. Varianti successive come BA.2.75, BA.5 e XBB hanno introdotto ulteriori mutazioni, comprese delezioni e inserzioni nell'NTD. Alcuni di questi cambiamenti sono stati associati alla capacità del virus di diffondersi più facilmente e di eludere gli Anticorpi neutralizzanti.
La Sfida con gli Anticorpi Neutralizzanti
Mentre alcuni anticorpi sviluppati da infezioni precedenti o vaccinazioni sono ancora efficaci, altri non lo sono. Questa variabilità mette in evidenza che molti anticorpi prodotti in risposta ad infezioni da Omicron possono essere deboli nella neutralizzazione del virus o facilmente evitabili da varianti successive.
Investigare le Risposte Anticorpali
Per capire meglio la risposta immunitaria, i ricercatori hanno raccolto campioni di sangue da persone vaccinate e successivamente infettate con diverse varianti di Omicron. L'obiettivo era studiare gli anticorpi specifici per l'NTD generati durante queste infezioni.
Utilizzando tecniche avanzate, i ricercatori hanno isolato un gran numero di anticorpi leganti l'NTD. Di questi, un piccolo sottoinsieme ha mostrato forti effetti neutralizzanti contro diverse varianti di Omicron, comprese le ceppi più recenti.
Risultati sugli Anticorpi Targeting NTD
La maggior parte degli anticorpi leganti l'NTD ha mostrato una buona affinità di legame con il virus, ma un numero significativo non era neutralizzante. Questo suggerisce che, sebbene la risposta immunitaria possa riconoscere la proteina spike, molti degli anticorpi prodotti potrebbero non neutralizzare efficacemente le infezioni.
Lo studio ha categorizzato gli anticorpi in base a quanto bene potessero legarsi a diverse versioni della proteina spike. È stato scoperto che la maggior parte riconosceva le regioni conservate della spike ma non neutralizzava efficacemente il virus.
In particolare, sono stati scoperti alcuni anticorpi specifici per Omicron che mantenevano elevate capacità neutralizzanti contro varianti recenti. Questo suggerisce che ci sono potenzialmente nuovi bersagli sull'NTD creati dai cambiamenti in queste varianti.
Analisi Strutturale degli Anticorpi Potenti
I ricercatori hanno analizzato la struttura di alcuni di questi anticorpi potenti per capire come funzionano e si legano al virus. Questa analisi ha rivelato che alcuni anticorpi possono formare legami importanti sia con l'NTD che con l'RBD della proteina spike, fornendo un ulteriore strato di neutralizzazione.
Lo studio ha evidenziato che questi anticorpi potenti potrebbero non richiedere la struttura completa dell'anticorpo per funzionare efficacemente. Anzi, potrebbero neutralizzare efficacemente il virus senza dipendere da alcune parti dell'anticorpo.
Limitazioni e Sfide Future
Nonostante le scoperte promettenti, varianti recenti come BA.2.86 e BA.2.87.1 hanno mostrato la capacità di eludere la neutralizzazione da parte di molti di questi anticorpi. Le mutazioni nell'NTD in queste varianti influenzano significativamente quanto bene il sistema immunitario possa rispondere.
La ricerca sui cambiamenti all'interno dell'NTD continua ad essere essenziale, specialmente con l'emergere di nuove varianti. Comprendere come questi cambiamenti influenzino le interazioni con gli anticorpi sarà fondamentale per progettare futuri vaccini e trattamenti.
Implicazioni per lo Sviluppo dei Vaccini
I vaccini attuali mirano principalmente alla proteina spike, incluso l'RBD. Tuttavia, i risultati suggeriscono che anche l'NTD dovrebbe essere preso in considerazione nello sviluppo dei vaccini. Questo potrebbe aiutare a creare vaccini in grado di suscitare risposte immunitarie più forti e più efficaci contro una gamma più ampia di varianti.
Riepilogo
In sintesi, le sotto-varianti di Omicron presentano una sfida complessa per l'immunità. Le mutazioni in corso nella proteina spike, in particolare nell'NTD, portano a un panorama immunitario in cui molti anticorpi diventano meno efficaci. Man mano che i ricercatori continuano a isolare e studiare gli anticorpi da individui infetti, diventa sempre più chiaro che sia l'RBD che l'NTD devono essere considerati nella progettazione di vaccini efficaci. L'evoluzione del virus continuerà a mettere alla prova le difese immunologiche esistenti, sottolineando la necessità di una ricerca continua e di adattamenti nelle strategie vaccinali.
Titolo: Omicron-specific ultra-potent SARS-CoV-2 neutralizing antibodies targeting the N1/N2 loop of Spike N-terminal domain
Estratto: A multitude of functional mutations continue to emerge on the N-terminal domain (NTD) of the spike protein in SARS-CoV-2 Omicron subvariants. Understanding the immunogenicity of Omicron NTD and the properties of antibodies elicited by it is crucial for comprehending the impact of NTD mutations on viral fitness and guiding vaccine design. In this study, we find that most of NTD-targeting antibodies isolated from individuals with BA.5/BF.7 breakthrough infection (BTI) are ancestral (wildtype or WT)-reactive and non-neutralizing. Surprisingly, we identified five ultra-potent neutralizing antibodies (NAbs) that can only bind to Omicron but not WT NTD. Structural analysis revealed that they bind to a unique epitope on the N1/N2 loop of NTD and interact with the receptor-binding domain (RBD) via the light chain. These Omicron-specific NAbs achieve neutralization through ACE2 competition and blockage of ACE2-mediated S1 shedding. However, BA.2.86 and BA.2.87.1, which carry insertions or deletions on the N1/N2 loop, can evade these antibodies. Together, we provided a detailed map of the NTD-targeting antibody repertoire in the post-Omicron era, demonstrating their vulnerability to NTD mutations enabled by its evolutionary flexibility, despite their potent neutralization. These results highlighted the importance of considering the immunogenicity of NTD in vaccine design. Author SummaryCOVID-19 pandemic caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) continues to be a major global public health concern four years after its emergence. The N-terminal domain (NTD) is a critical component of the spike glycoprotein, which is pivotal for SARS-CoV-2 cellular entry and serves as a primary target for antibody therapeutics and vaccine development. Characterizing the properties of antibodies elicited by NTD of Omicron sublineages is crucial for understanding viral evolution and guiding vaccine design. Here, we show that Omicron infection after vaccination induces majorly non-neutralizing NTD antibodies. Still, we identified a class of ultra-potent neutralizing antibodies (NAbs) which specifically bind to the NTD of Omicron sublineages. These NAbs neutralize the virus by competing with ACE2 and blocking ACE2-mediated S1 shedding. Structural analyses reveal that these antibodies target a unique epitope on the N1/N2 loop of NTD, and intriguingly interact with the receptor-binding domain (RBD) of spike glycoprotein. This class of NAbs with the special binding pattern, are escaped by BA.2.86 and BA.2.87.1 sublineages, shedding light on the role of recently emerged mutations in the N1/N2 loop of NTD. Our findings provide fresh insights into the immunogenicity of Omicron NTD, highlighting its capacity for antibody evasion due to its evolutionary flexibility. This underscores the importance of carefully considering the NTD component in vaccine design.
Autori: Yunlong Cao, X. Niu, Z. Li, J. Wang, F. Jian, Y. Yu, W. Song, A. Yisimayi, S. Du, Z. Zhang, Q. Wang, R. An, Y. Wang, P. Wang, H. Sun, L. Yu, S. Yang, T. Xiao, Q. Gu, F. Shao, J. Xiao
Ultimo aggiornamento: 2024-07-10 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.10.602843
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.10.602843.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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