Zusammenfassung Die Suche nach potenziellen antikörperbasierten Diagnostika, Impfstoffen und Behandlungen für das pandemische schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) hat sich fast ausschließlich auf die Proteine Spike (S) und Nukleokapsid (N) konzentriert. Die Membranproteine (M) des Coronavirus, ORF3a und ORF8, sind humorale Immunogene in anderen Coronaviren (CoVs), für SARS-CoV-2 sind sie jedoch noch weitgehend unerforscht. Hier verwenden wir ultradichte Peptid-Microarray-Kartierung, um zu zeigen, dass eine SARS-CoV-2-Infektion robuste Antikörperreaktionen auf Epitope im gesamten SARS-CoV-2-Proteom induziert, insbesondere in M, wo 1 Epitop eine hervorragende diagnostische Genauigkeit erreichte. Wir haben 79 B-Zell-Epitope im gesamten SARS-CoV-2-Proteom kartiert und gezeigt, dass Antikörper, die sich als Reaktion auf eine SARS-CoV-2-Infektion entwickeln, an homologe Peptidsequenzen in den anderen 6 bekannten menschlichen CoVs binden. Wir haben auch die Reaktivität gegen vier unserer Top-Epitope mithilfe des Enzyme-Linked-Immunosorbent-Assay (ELISA) bestätigt. Der Schweregrad der Erkrankung korrelierte mit einer erhöhten Reaktivität gegenüber 9 SARS-CoV-2-Epitopen in S, M, N und ORF3a in unserer Population. Unsere Ergebnisse zeigen bisher unbekannte hochreaktive B-Zell-Epitope im gesamten Proteom von SARS-CoV-2 und anderen CoV-Proteinen. |
Alle Coronaviren produzieren vier primäre Strukturproteine und mehrere nichtstrukturelle Proteine. Allerdings konzentrierten sich die meisten auf Antikörpern basierenden Forschungen zu SARS-CoV-2 auf die Nukleokapsid- und Spike-Proteine. Eine in PLOS Biology veröffentlichte Studie von Anna Heffron, Irene Ong und Kollegen von der University of Wisconsin-Madison, USA, legt nahe, dass sich möglicherweise Immunreaktionen gegen andere vom SARS-CoV-2-Virus produzierte Proteine entwickeln.
Die Wirksamkeit von Spike-Protein-basierten Impfstoffen ist unterschiedlich und nicht alle mit SARS-CoV-2 infizierten Menschen produzieren nachweisbare Antikörper gegen die Spike- oder Nukleokapsid-Proteine. Daher haben erweiterte antikörperbasierte Optionen das Potenzial, eine wichtige Rolle bei der Verbesserung von Impfstoffen, Diagnostika und Therapeutika zu spielen, insbesondere angesichts des Aufkommens neuer Varianten.
Um zu untersuchen, ob eine SARS-CoV-2-Infektion starke Antikörperreaktionen gegen alle SARS-CoV-2-Proteine auslöst, kartierten die Forscher 79 „Epitope“, spezifische Regionen des viralen Proteoms, die Antikörper erkennen und an die sie binden. Sie testeten auch, ob Antikörper, die sich als Reaktion auf SARS-CoV-2 entwickeln, oder vorhandene Antikörper aus früheren Coronavirus-Expositionen an eines der Proteine in den anderen sechs bekannten menschlichen Coronaviren binden können, um potenzielle kreuzreaktive Epitope zu identifizieren.
Zusätzlich zu den Spike- und Nukleokapsid-Proteinen lokalisierten die Autoren bisher unbekannte hochreaktive B-Zell-Epitope im gesamten Proteinspektrum von SARS-CoV-2 und anderen Coronaviren und erweiterten so das Potenzial für die zukünftige Entwicklung von Impfstoffen und Therapeutika. Zukünftige Forschung ist jedoch erforderlich, um festzustellen, wie lange diese Antikörper bestehen bleiben und ob sich die Reaktionen geimpfter Personen von denen unterscheiden, die sich vor der Impfung mit COVID-19 infiziert haben. Dr. Ong und seine Kollegen werden diese Probleme weiterhin bei Erwachsenen und Kindern untersuchen.
Obwohl die Autoren seit Beginn der COVID-19-Pandemie aufgetretene besorgniserregende Varianten nicht direkt profilierten, ergab ein Vergleich des ursprünglichen SARS-CoV-2-Genoms mit einigen der besorgniserregenden Varianten zahlreiche Variationen in Regionen, die in oder liegen innerhalb von 3 Aminosäuren der identifizierten Antikörperbindungsepitope.
Den Autoren zufolge „liefert unser breites, durch unabhängige Tests bestätigtes Antikörperreaktivitätsprofil auf Epitopebene bei rekonvaleszenten COVID-19-Patienten neue Epitope, die als wichtige Ziele bei der Entwicklung verbesserter Diagnostika, Impfstoffe und Therapeutika dienen könnten.“ gegen SARS-CoV-2, besorgniserregende Varianten und gefährliche menschliche Coronaviren, die in Zukunft auftreten könnten.“
