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上海市免疫学研究所叶菱秀团队Cell Discovery发文报道新冠病毒S1蛋白可作为血清学检测的敏感和特异指标
2020-10-29 10:21:00
2020年10月27日，上海交通大学医学院上海市免疫学研究所叶菱秀研究团队在Cell Discovery杂志发表了题为“Sensitivity and specificity of SARS-CoV-2 S1 subunit in COVID-19 serology assays”的研究论文。该研究指出，SARS-CoV-2 S蛋白S1亚单位用于检测COVID-19抗体，具有良好敏感性和特异性，可作为大规模人群筛查和疫苗接种效果检测的血清学检测的指标。
人们早已知道冠状病毒在人群当中普遍流行。HCoV-HKU1, HCoV-OC43, HCoV-NL63和HCoV-229E等冠状病毒感染会导致轻微的呼吸系统疾病，而SARS-CoV， MERS-CoV则会引起严重病症。最近爆发的SARS-CoV-2引起了难以预料的全球COVID-19疫情，成为了全球公共卫生的重大威胁。为应对疫情爆发，迫切需要一种实用的方法来评估高风险人群中COVID-19抗体水平，以及衡量SARS-CoV-2疫苗产生中和抗体的有效性。
SARS-CoV-2感染人体后引起适应性免疫反应，S蛋白是引起抗体反应的主要抗原，中和抗体主要针对病毒S蛋白S1亚单位上的受体结合域（RBD）。ELISA等血清学方法是检测SARS-CoV-2疫苗接种人群中对COVID-19免疫程度的实用方法。
图1: SARS-CoV-2 S蛋白、S1亚单位和RBD
叶菱秀团队利用COVID-19康复病人和健康供者血浆，测试了SARS-CoV-2RBD，S1和S蛋白三聚体作为抗原用来检测COVID-19抗体的敏感性和特异性。该团队发现在RBD组，部分康复病人的抗体结合反应低于健康供者，而S1和S蛋白三聚体组，所有康复病人的抗体结合反应均高于健康人。这说明相较于RBD，S1和S蛋白三聚体是检测COVID-19抗体的敏感指标。
随后，研究团队测试了这三种抗原对其他冠状病毒的交叉反应性。研究纳入了HCoV-OC43 , HCoV-HKU1以及HCoV-229E感染者血浆样本。研究团队发现，相比S1亚单位，这些人群中流行的冠状病毒感染者的血浆与SARS-CoV-2 S蛋白三聚体具有交叉反应性。这可能是因为S蛋白三聚体中还包含不同冠状病毒当中更加保守的S2亚单位。
图2: S1亚单位用于检测SARS-CoV-2抗体具有良好的敏感性和特异性
该团队同时检测了COVID-19病人血浆对其他冠状病毒的交叉反应性，发现SARS-CoV-2感染者血浆与SARS-CoV RBD具有交叉反应性。人群中流行的温和冠状病毒HCoV-HKU1, HCoV-229E以及HCoV-NL63的S1与COVID-19康复者和健康供者血浆都具有不同程度的反应性，这提示这些人可能存在冠状病毒既往感染。而引起中东呼吸综合征的MERS-CoV则与COVID-19康复者和健康人都不具有反应性。
因此，该研究指出，SARS-CoV-2 S1亚单位用于检测COVID-19抗体具有良好的敏感性和特异性，因而可以作为COVID-19抗体血清学检测的稳健指标。
图3: 不同种类样本与各种冠状病毒抗原结合水平
上海市免疫学研究所在COVID-19爆发之初在苏冰所长的带领下成立联合攻关团队，为本项目的实施提供了充足的经费和人员保障，王颖课题组也共同参与本课题的实施，并得到了上海交通大学医学院附属瑞金医院张欣欣教授的大力支持。文章共同第一作者为博士后田莹，博士研究生廉朝阳和陈颖盈副研究员。该研究受国家自然科学基金、上海交通大学医工交叉基金以及中国博士后基金资助。
叶菱秀研究员及课题组简介
叶菱秀，研究员，博士生导师。2010年博士毕业于剑桥大学， 2010～2015年于哈佛大学医学院进行博士后研究，2016年加入上海交通大医学院上海市免疫学研究所并担任抗体多样化课题组长。入选国家海外高层次青年人才计划，获得国家自然科学基金委优秀青年项目、国家自然科学基金委国际合作项目等基金资助。近5年以第一/通讯作者身份在Cell（2015），PNAS（2017），Advances in Immunology（2019）等杂志发表多篇论文。叶菱秀课题组致力于解析抗体多样化和广谱中和抗体的产生机制，以及诱导和筛选广谱中和抗体。
论文链接：https://rdcu.be/b9epL
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