一种SARS-CoV-2尖峰抗原的结构和计算设计,具有改进的表达和免疫性

科学领域:

• 病毒学 病毒学
• 免疫学 免疫学 免疫学
• 结构生物学 结构生物学

背景情况:

• 严重急性呼吸道综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2) 变种引起关注 (VOCs) 对现有疫苗的有效性构成重大挑战.
• 需要更新的尖峰抗原来提高针对新出现的SARS-CoV-2菌株的疫苗性能.

研究的目的:

• 使用基于进化的设计方法开发具有改善蛋白质表达和免疫性的新型尖峰抗原.
• 评估计算机设计的SARS-CoV-2尖端原型的生物化学特性和抗原性.
• 评估在临床前小鼠模型中用新型尖峰抗原候选人接种疫苗的免疫原性结果.

主要方法:

• 在使用进化设计原则的36个原型尖峰抗原的in silico生成.
• 生物化学分析和生产15个选定的原型抗原.
• 低温电子显微镜测定S2D14抗原的结构特征.
• 用辅助S2D14和S-2P抗原对小鼠进行疫苗接种.
• 对抗SARS-CoV-2菌株和VOCs的交叉中和抗体标位的测量.

主要成果:

• 在S2D14抗原中,S2域中有20个突变和D614G突变,蛋白质产量大约增加了11倍.
• 在结构分析中,S2D14保持了受体结合域 (RBD) 的抗原性,并表现出不同的RBD构造状态.
• 在小鼠中辅助S2D14疫苗接种诱导了较高的交叉中和抗体标位,相比辅助S-2P对武汉菌株和四种VOCs.

结论:

• 由于其增强的表达和免疫性,S2D14抗原代表了未来冠状病毒疫苗开发的有希望的候选人.
• 用于S2D14的进化和计算设计策略可以广泛应用于加速新兴传染病疫苗的发现.
• S2D14可以作为设计下一代SARS-CoV-2疫苗的有价值的支架或工具,提供对变种的更广泛保护.