原始研究的文章

前面。性研究。,01 March 2023
秒。病毒和宿主免疫力
卷3 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fviro.2023.1128253

频繁使用的IGHV3-30-3 SARS-CoV-2中和抗体反应

Pradeepa Pushparaj¹,

安德里亚Nicoletto ¹,

Xaquin卡斯特罗Dopico ¹,

丹尼尔·j·Sheward¹,

Sungyong金¹,

西蒙·埃克斯特龙²,

姆瑞尔本 ¹,

马丁·科克兰 ¹和

格尼拉b Karlsson Hedestam ^{1 *}

¹微生物学、肿瘤和细胞生物学,瑞典斯德哥尔摩卡罗林斯卡医学院
²生物医学工程系、隆德大学、瑞典隆德

抗体反应SARS-CoV-2显示有偏见的免疫球蛋白重链可变(IGHV)基因的使用,允许定义一些类的基因签名中和抗体。我们调查了IGHV基因使用频率排序spike-specific单一记忆B细胞从个人感染SARS-CoV-2早期大流行。从703年两个研究参与者和spike-specific B细胞,最常用基因ighv1 - 69, IGHV3-30-3, IGHV3-30。在这里,我们专注于IGHV3-30群基因和一个IGHV3-30-3-using ultrapotent中和单克隆抗体,CAB-F52,显示广泛的中和活动也在其germline-reverted形式。IGHV3-30-3由本区域编码的轨迹,是高度可变的等位基因和结构水平。使用个性化的搞笑基因分型结果,我们发现4 14个研究参与者缺乏IGHV3-30-3染色体基因,提高问题如果其他高度类似IGHV基因可以代替IGHV3-30-3人缺乏这种基因。CAB-F52的上下文中,我们发现所有的测试IGHV3-33等位基因,但一些IGHV3-30等位基因可以代替IGHV3-30-3,暗示功能高度同源IGHV3-30之间的冗余和IGHV3-30-3这种抗体的基因。

介绍

SARS-CoV-2出现以来,在2019年底,世界各地的研究小组描述了病毒抗体反应表面糖蛋白,尖峰(S),使用血清学检测和隔离单克隆抗体(mab)。现在的年代的受体结合域(RBD)的主要目标是中和抗体(1- - - - - -3),尽管罕见的中和抗体,目标n端结构域(元)或亚基2 (S2)的年代也被报道(4- - - - - -6)。

2020年11月,第一个关注的变体(VoC),α,出现了。α随后一系列的挥发性有机化合物的仪器,其中许多部分抵抗中和抗体,显示的免疫逃逸的变体。个亚系ο现在导致大多数感染,比祖先更耐中和病毒(7- - - - - -11)。这一事实抗体逃脱变异出现在人群提供高水平的血清阳性,要么获得感染,免疫接种或两者的结合,表明病毒中和抗体施加选择压力。

年代的抗体反应是高度多克隆和从事许多不同IGHV基因(12- - - - - -16)。几项研究已经报道某些IGHV的代表基因,如ighv1 - 69, IGHV3-30和IGHV3-53 SARS-CoV-2 S-binding抗体相比,在总抗体曲目(12,14- - - - - -18)。其中,ighv1 - 69和IGHV3-30也经常使用在其他抗原抗体反应频繁IgM曲目,从而有一个高的可能性天真的B细胞编码这些基因会遇到抗原之一。相比之下,IGHV3-53经常用于应对SARS-CoV-2 RBD尽管是罕见的在总IgM曲目,建议优先使用(19)。研究表明,germline-encoded氨基酸图案与RBD IGHV3-53建立直接联系,解释这类抗体的效价,尽管低水平的体细胞hypermutation (SHM) (3,19,20.)。

有52个已知IGHV基因在人类(21,22),其中许多显示广泛的等位基因和拷贝数变异个体间(22- - - - - -25)。因此,IGHV个体基因型和单体型是很个人的东西,连同IGHD, IGHJ和轻链基因,形状的构成表示对每个IgM曲目。

IGHV地区包括IGHV3-30、IGHV3-30-3 IGHV3-30-5和IGHV3-33尤其个体之间的变量。这些基因是高度相似的核苷酸水平,符合最近的进化起源由于基因重复事件。IGHV3-33更远亲在核苷酸水平但不同于IGHV3-30 IGHV3-30-3只有一个或两个氨基酸。这些基因,通常称为IGHV3-30群基因,一些最高度的使用IGHV SARS-CoV-2中和抗体的基因(15,16,18)。几个抗体使用这些基因绑定和中和病毒甚至在他们的生殖系状态,表明germline-encoded残留在抗原决定基绑定一个角色(17)。频繁使用的这些密切相关但多态基因抗体反应SARS-CoV-2提出了一个问题:如何germline-encoded多样性影响抗原抗体的绑定属性。

在这里,我们研究了一群医务工作者的感染SARS-CoV-2在2020年春天,我们最近报道的一组隔离马伯包括ultrapotent马伯,使用IGHV3-30-3 CAB-F52 (16)。在这里,我们描述这马伯进一步通过恢复马伯重链(HC)生殖系序列中和活动阐明单孔位微吹气扰动的作用。我们也调查了IGHV3-30家族基因和等位基因的存在在这个队列和额外的健康个体更好地理解germline-encoded IGHV3-30-3周边地区的变化。我们观察到高等位基因,这些基因的拷贝数变异与许多人缺乏IGHV3-30-3基因的染色体。最后,我们执行IGHV-region互换问IGHV3-30或者IGHV3-33可以代替IGHV3-30-3 CAB-F52,因此可能弥补经常观察到的纯合缺失的IGHV3-30-3 SARS-CoV-2 Ab中和反应。

材料和方法

样品收集

所有数据收集如前所述Pushparaj et al。16)。总之,医疗人员在斯德哥尔摩卡罗林斯卡大学医院,瑞典,被邀请参加一个抗体特征研究后SARS-CoV-2感染。pcr阳性参与者被感染2020年12月2020年5月提供血液样本。获得知情同意的研究参与者的伦理审批(决定# 2020 - 01620、2020 - 02881和2020 - 05630年)从瑞典的国家伦理审查机构。

细胞培养

HEK293F细胞,HEK293T细胞(写明ATCC crl - 3216),和人类ACE-2表达HEK293T-ACE2杜尔贝科修改鹰的培养基培养细胞(葡萄糖、丙酮酸钠)包含有10%的边后卫,100 U /毫升青霉素和链霉素100μg /毫升。细胞被保持在5%的文化条件下湿润孵化器有限公司₂在37°C。其中,HEK293F细胞用于马伯表达而其他人被用于伪病毒中和试验。

克隆germline-reverted马伯

使用吉布森组装混合物,生殖系恢复HC VDJ序列克隆到表达载体与人类IgG1恒定区(26)。简而言之,VDJ生殖系悬臂序列设计和合成匹配的线性化向量。吉布森反应主结构生物学实验室(新英格兰)由50 ng的向量,30 ng的插入20μl反应。这个反应混合然后在50°C的环境中1小时变成XL10-Gold ultracompetent细胞根据制造商的协议(安捷伦科技)。殖民地筛选和积极的被Sanger测序(Genewiz)和扩大使用质粒Midi-prep工具包(试剂盒)根据制造商的指示。

表达和纯化germline-reverted马伯

Germline-reverted CAB-F52被co-transfecting生成成熟的生殖系高碳钢CAB-F52 LC。抗体的表达是由co-transfecting 15μg每个HC和LC质粒用30毫升的自由式293 - f细胞浓度100万/毫升(生存能力≥90%)保持在自由式293 - f介质(生命技术)与30μl马克斯试剂(技术)。蛋白质纯化的抗体进行7天post-transfection使用G琼脂糖列(通用电气医疗集团)和纯度是经sds - page。

Fab片段的制备

Fab片段通过免疫球蛋白消化使用固定化木瓜蛋白酶(皮尔斯工厂准备装备,ThermoFisher科学)根据制造商的指示。

Pseudovirus中和试验

各种SARS-CoV-2菌株表达向量编码的蛋白质,包括责任(D614G) B.1.1.7(α),B.1.351(β),第1页(γ)B.1.617.2(δ)和B.1.621(μ)从G2P-UK国家获得病毒学财团和巴克莱实验室(英国伦敦帝国理工学院)。B.1.1.529飙升(买卖)应变还包括,通过分子克隆从受感染的个人之前(10)。生成pseudovirus粒子,spike-encoding质粒,艾滋病毒gag pol包装质粒(Addgene # 8455),和一个慢病毒转移质粒编码萤火虫荧光素酶(Addgene # 170674) co-transfected HEK293T细胞表面。化验是由孵化假病毒与连续稀释马伯60分钟37°C,然后添加10000 HEK293T-ACE2细胞。细胞被孵化44-48小时,mab的中和活动是由测量发光使用Bright-Glo (Promega) GloMax航海家光度计(Promega)。中和活动计算相对于平均8控制井感染血清的缺失。

Hydrogen-deuterium交换质谱

实验装置由一个飞跃H / dx PAL™平台,用于自动化的样品制备、界面上的质系统,包括一个终极3000 micro-LC耦合Orbitrap问Exactive + HDX女士进行RBD和没有工厂从消化获得CAB-F52在10毫米PBS。Apo状态(未绑定RBD)和抗原决定基映射(RBD绑定到一个晶圆厂)样本孵化为t = 0时,30岁,300年、3000年在PBS 20°C或HDX标签缓冲区在D相同成分的准备₂o .分析在一个单一的执行,连续运行和3复制运行状态和计算。标签的淬火组织反应是通过稀释1%,0.4 TCEP, 4 M尿素,1°C。在线淬火样品直接注入并受胃蛋白酶消化在4°C。50µL /分钟的流量0.1%甲酸为在线申请4分钟消化和捕获的样本。消化产品受到在线固相萃取和洗涤与60年代0.1%的FA PepMap300 C18陷阱列,这是开关串联反相分析柱,海波西尔金。分离了1°C,与移动阶段0.1%的甲酸(A)和95%乙腈/ 0.1%甲酸(B),使用一个梯度的5 - 50% B / 8分钟,然后从50 - 90% B 5分钟。分离肽分析Q Exactive加女士,配备了加热电喷雾源(HESI)运营的毛细管温度与鞘气体12个盟250°C,辅助气体2盟,尾气1 au。HDX分析全扫描谱女士在70000年收购了分辨率、自动增益控制(AGC) 3 e6,最大离子注入时间200毫秒和扫描范围300 - 2000 m / z。识别的生成肽单独undeuterated样本分析使用数据依赖MS / MS。

HDX分析

库包含肽的肽序列,生成的电荷状态和保留时间是HDX分析通过运行pepsin-digested undeuterated样本在RBD序列的峰值工作室X(生物信息学Solutions Inc .)。HDX数据分析和可视化进行了使用HDExaminer v3.1.1 (Sierra分析Inc .)。绑定状态进行分析apo州相比,使用一次充电状态/肽。EX2动力学分析只允许,假设是一分之二肽未能守住含重氢的残留物。由于测量的比较自然,氘整合水平的消化性肽来自观察到的相对质量区别氘和非氘肽没有校正使用的返交换效应完全氘样本(27)。所有时间点的光谱是手动检查;低得分肽、明显的异常值和肽的保留时间校正不一致被移除。这里介绍的HDX-MS实验报告按照建立推荐(28)。的总结HDX实验细节中可以找到补充表1。此外,质谱和HDExaminer分析原始数据文件存放ProteomeXchange财团通过骄傲的合作伙伴库(29日PXD031945)数据集标识符。

分析从Gidoni IgM库等。

个人VDJ数据库是利用IgDiscover v0.12.4.dev22 + g0bc3365 IMGT释放202209 - 1(2022年2月28日)报告的数据库从开始批量IgM序列Gidoni et al。(24)。

量化和统计分析

中和集成电路₅₀值计算在棱镜v9 (GraphPad软件)通过拟合的四个参数对数曲线,通过串行三倍稀释中和。中和是有界在0到100%之间。KD和测定IC50相关性使用皮尔逊的R (GraphPad软件)。确定组之间的统计学意义在酒吧情节展示结合IGHV3-30 / IGHV3-30-3频率IgM库,Wilcoxon等级和Q1的测试是使用和p值确定为0.002。

数据可用性

软件可用性

IgDiscover软件可以找到http://docs.igdiscover.se/en/stable/。情节等位基因模块和下rep-seq分析工具可以找到IgDiscover v0.12.4.dev22 + g0bc3365。

结果

SARS-CoV-2 spike-specific记忆B细胞基因测序显示优惠IGHV使用

我们使用先前描述的医务工作者(n= 14)(16),2020年春天SARS-CoV-2通过rt - pcr阳性。如前所述,外周血单核细胞(PBMCs)收集七个月后原发感染和所有参与者(SPs)单独IG V基因分型,D和J使用生殖系基因等位基因内容推理工具IgDiscover (23)。单一S-specific免疫球蛋白g记忆B细胞排序从两个SPs和马伯孤立的描述(图1一个)(16)。703 S-specific高碳钢得到排序的细胞。检查IGHV基因的使用表明,93年的703 S-specific IGHV3-30-3基因序列(13%)使用,使其成为第二大利用IGHV基因在这些个体ighv1 - 69。IGHV3-30和IGHV3-33第三和第四最常用基因反应,分别为(图1 b)。优惠IGHV基因IGHV3-30-3用法尤为明显,高碳钢的比例使用这种基因S-specific反应显著高于在同一个人,因为我们总免疫球蛋白库显示之前(16)。

图1

图1高峰高碳钢经常使用IGHV3-30群基因。(一)的示意图表示SARS-CoV-2 14个人组成的群体。PBMCs、血清和RNA样本分离出每一个人。14个研究参与者的基因分型是通过使用RNA样本。的两个14个人PBMCs用于孤立S-specific高碳钢和随后的抗体表达。(B)酒吧的情节显示IGHV基因使用S-specific高碳钢与IGHV3-30集团以橄榄绿色突出显示。(C)滴定曲线显示百分比中和CAB-F52 REGN10987对挥发性有机化合物的仪器。(D)IC50值中和CAB-F52 REGN10987对挥发性有机化合物的仪器。(E)表显示的遗传特性、特异性和中和CAB-F52活动和几个IGHV3-30-3-using马伯CoVAbDab。

放大的抗体V (D) J地区S-specific B细胞是由单细胞rt - pcr使用先前描述的引物(30.mab)生产的面板,最近描述(16)。从这个小组,我们选择了IGHV3-30-3-using马伯,CAB-F52,进一步分析由于这马伯显示异常中和效力对D614G IC50值为0.005。我们测试的中和效力CAB-F52对一些挥发性有机化合物的仪器包括α、β、γ、δ,μ,和买卖(BA.1)与商业IGHV3-30-3-using马伯,REGN10987 (31日),发现CAB-F52一直更高的效力相比REGN10987对抗所有的挥发性有机化合物的仪器除了ο(BA.1)演示了在完全稀释曲线(图1 c)和一半的最大抑制浓度(IC50)值(图1 d)。几个IGHV3-30-3-using中和马伯其他SARS-CoV-2研究亦发现了(13,18,32,33),强调这种抗体经常暴露后引起S (图1 e)。

在生殖系降级CAB-F52保留中和和广度

CAB-F52映射表位特异性,我们工厂版的抗体生成和使用hydrogen-deuterium交换质谱(HDX-MS)地图祖先RBD的结合位点。结果表明主要交互网站CAB-F52涉及氨基酸(aa)残留RBD的450 - 480和485 - 500 (图2一个)。造型上的抗原决定基RBD结构时,绑定模式重叠的SARS-CoV-2中和抗体类2或3所述巴恩斯et al。20.)(图2 b)。这可能解释了为什么CAB-F52无法中和οBA.1,港口T478K和G446S突变会影响绑定的二班和三班抗体,分别为(34)。然而,CAB-F52保留对β中和能力,证明它是E484K不敏感。

图2

图2CAB-F52目标RBD和保留中和活动在生殖系降级(一)抗原决定基的映射使用HDX-MS CAB-F52。(一)热地图最可能的(蓝色)和最不可能的(红色)CAB-F52 RBD的互动网站(B)有针对性的抗原决定基的三维图像(C)氨基酸序列比对的CAB-F52 VH地区和生殖系基因IGHV3-30-3 * 01等位基因。(D)漫画显示gLCAB-F52 HC的设计(E)滴定曲线显示百分比中和CAB-F52 gLCAB-F52对挥发性有机化合物的仪器。(F)IC50值中和CAB-F52和gLCAB-F52反对一些挥发性有机化合物的仪器。

B细胞接受他们的重组抗原受体的亲和力成熟生发中心(GC)介导的单孔位微吹气扰动过程。评估的贡献的HC SHM CAB-F52中和活动显示,抗体恢复其生殖系配置,保持成熟的HC互补决定区3 (HCDR3)完好无损。的对齐CAB-F52 IGHV地区和生殖系IGHV3-30-30 * 01序列显示了成熟的抗体了SHM的位置(图2 c)。在核苷酸水平,IGHV SHM CAB-F52水平为3.4%:共有6 aa替换,其中一个是HCDR1 HCDR2和一个。aa替换的高碳钢CAB-F52被替换恢复生殖表面残留的VH-region分配生殖系序列,IGHV3-30-30 * 01保持HCDR3完好无损(图2 d)。一个单孔位微吹气扰动替换HC J HCDR3之外的基因也恢复到生殖系状态。germline-reverted HC是搭配成熟CAB-F52 LC。评估的中和germline-reverted CAB-F52 (gLCAB-F52)相比,对祖先的成熟马伯SARS-CoV-2应变表明,gLCAB-F52保留中和病毒的能力,尽管效力降低了10倍相比,成熟CAB-F52 (图2 e)。gLCAB-F52还保留中和宽度对一些挥发性有机化合物的仪器,除了δ滴定曲线所示(图2 e)和IC50值(图2 f)。这些结果强调单孔位微吹气扰动的作用为提高CAB-F52的效力,这样它也中和高度传染性δ变体。

纯合子缺失IGHV3-30-3影响IgM曲目的构成

我们接下来检查germline-encoded IGHV3-30家族基因的变化在我们的研究参与者。我们之前确定的搞笑V, D和14个研究参与者(J等位基因含量16),这里我们采用推断单体型分析的过程,以确定哪些染色体的等位基因存在。VDJ重组这一过程依赖于事实发生局部内集V, D和J基因出现在母亲般地或父亲一般地派生本轨迹,因此,杂合的IGHJ或IGHD等位基因可以作为锚位置IGHV等位基因的两条染色体(35- - - - - -37)。我们发现SP01, SP02、SP06 SP08, SP11是杂合的,IGHJ (IGHJ6 * 02 / IGHJ6 * 03),同时为IGHD2-21 SP14是杂合的(IGHD2-21 * 01 / IGHD2-21 * 02),和SP04 SP05是杂合的IGHD3-10 (IGHD3-10 * 01 / IGHD3-10 * 01 _s2851) (图3一)。因此,我们使用这些杂合的IGHJ或IGHD等位基因单体型八14 SPs的锚。推断单体型分析证明伟大inter-individual IGHV3-30可变性和IGHV3-30-3等位基因内容(图3一,S1A)。几个相邻的基因,IGHV4-30-2、IGHV4-30-4 IGHV3-33,也没有从这些单,符合高结构基因组区域的变化(图3一)。两种情况下,SP02 SP05, IGHV3-30可以纯* 04 / IGHV3-30-3 * 03,无法区分,因为他们是相同的核苷酸水平。调查这基因序列可能代表,我们检查了总IGHV3-30 * 04 / IGHV3-30-3 * 03表达式计数出现在每个染色体SP02,捐赠者也缺乏IGHV3-30-3 * 01 (图印地)。这表明有超过两倍IGHV3-30 * 04 / IGHV3-30-3 * 03读计数与IGHJ6 * 02染色体IGHJ6 * 03染色体相比,表明IGHV3-30 * 04和IGHV3-30-3 * 03存在在IGHJ6 * 02 SP02只有一个基因的染色体上存在IGHJ6 * 03染色体(图印地)。虽然我们不能肯定确认这种情况下,我们的结论是,SP02的单体型结果符合一个包含两个基因型IGHV3-30 * 04和IGHV3-30-3 * 03 IGHJ6 * 02固定染色体。SP02因此可能包含IGHV3-30-3基因的一个副本,而4 14捐助者完全缺乏IGHV3-30-3 (图3 b)。

图3

图3单体型和基因型分析显示变异和IGHV3-30-3删除(一)说明IGHV3-30、IGHV3-30-3 IGHV3-33等位基因出现在每个染色体haplotypable研究的参与者。(B)饼图显示频率的IGHV3-30-3基因(绿色)或缺席(灰色)。(C)结合IGHV3-30 / IGHV3-30-3频率与IGHV3-30-3 IgM库的个人(绿色)或缺席(灰色)。* *是指团体之间的显著性差异p值≤0.01所示。

了解纯合子IGHV3-30-3缺失的结果,我们计算的频率记录分配给IGHV3-30或IGHV3-30-3 IgM库的每个14 SPs,在确保IgM库的大小可比(图就是S1C)。分析结果表明,个体缺乏IGHV3-30-3 IGHV3-30明显减少,IGHV3-30-3 IgM序列(图3 c,S1D),这可能会影响他们的能力CAB-F52-like抗体和其他涉及这些基因的反应。

IGHV3-30组基因变异的扩展研究小组和评价功能冗余

IGHV3-30, IGHV3-30-3 IGHV3-33是密切相关的核苷酸和氨基酸水平,从一到五多态编码位置(图4一)。如前所述,IGHV3-30 * 04和IGHV3-30-3 * 03有相同的核苷酸序列和不易区别。在这里,表明这种歧义,我们认为这些序列IGHV3-30 * 04 / IGHV3-30-3 * 03。

图4

图4IGHV3-30群基因是高度可变的,可以影响CAB-F52函数。(一)对齐的IGHV3-30的氨基酸序列,IGHV3-30-3和IGHV3-33等位基因出现在延长组46例。(B)等位基因的内容在46例:IGHV3-30(图),IGHV3-30-3(图)和IGHV3-33低(图)。IGHV3-30 * 04 / IGHV3-30-3 * 03(深绿色)所示IGHV3-30-3和IGHV3-30情节,因为他们无法区分(C)漫画展示的设计germline-reverted CAB-F52 HC变体。(D)中和滴定曲线显示百分比的allele-swapped CAB-F52马伯变体。(E)的IC50中和值allele-swapped CAB-F52马伯变体。

扩大IGHV3-30组生殖系变化的分析,我们分析了公开IgM曲目数据从一个额外的32个人独立研究(24)。考试的46例显示,9个人(19.5%)缺乏IGHV3-30-3 * 01染色体(图4 b)。除了这些9例,3个人有模棱两可的IGHV3-30 * 04 / IGHV3-30-3 * 03序列。我们还研究了IGHV3-30 IGHV3-33等位基因含量46例。IGHV3-30等位基因之间的内容变化很大情况下(图4 b)。IGHV3-30 * 18是最常见的IGHV3-30等位基因被发现在所有但一个案例(图4 b)。IGHV3-33基因不变量,IGHV3-33 * 01等位基因出现在44例和纯合缺失的基因只在两种情况。

测试IGHV3-30-3是否可以通过其他基因的功能取代IGHV3-30组我们设计的变异版本CAB-F52高碳钢,取代其VH-region等位基因IGHV3-30 * 02, IGHV3-30 * 03, IGHV3-30 * 04, IGHV3-33 IGHV3-30 * 18日* 01和生殖系IGHV3-33 * 06/08等位基因序列,然后表示他们是马伯使用成熟CAB-F52 LCs (图4 c)。所有IGHV3-30 allele-swapped马伯保留中和除了IGHV3-30 * 02展示功能IGHV3-30和许多IGHV3-30-3等位基因之间的相似性。另一方面,取代CAB-F52 VH-region IGHV3-33等位基因导致完全丧失的中和能力说明功能的影响甚至单个germline-encoded氨基酸差异(图4 d,E)。

讨论

Inter-individual免疫基因的变化是一种哺乳动物的特征。这导致异质性在个体水平,有利于人口的反应,例如在大流行期间。最搞笑基因编码的三个位点的变量是本轨迹,出席14号染色体的端粒的结束。这个轨迹的特点是广泛的结构性变化包括频繁的节段删除、插入和复制本的一个子集的基因,表明在这些位置更高的基因组不稳定性(22- - - - - -25)。在本地区轨迹显示特别高可变性包括该地区横跨IGHV3-30, IGHV3-30-3,和IGHV3-33基因,导致了几次单,不同长度超过50 kb (38- - - - - -42)。此外,IGHV3-30显示异常高水平的基因等位变异,与其他小说等位基因发现的搞笑生殖系基因含量定义额外的个人。

IGHV3-30, IGHV3-30-3 IGHV3-33是最高度利用基因的一些天真的B细胞。Covid-19大流行以来,几个独立的研究特点S-specific抗体反应显示优惠使用IGHV3-30和IGHV3-30-3除了几个其他基因包括ighv1 - 69, IGHV3-9 IGHV3-53, IGHV5-51 (15- - - - - -18)。许多马伯孤立从早期感染后时间点显示低水平的SHM然而进展中和活动,这表明他们的天真,germline-encoded州有足够的亲和力目标中和抗原表位(12,17)。因为这些抗体使用IGHV高度变量个体间的基因,如IGHV1-60 IGHV3-30,或IGHV3-30-3,它遵循搞笑基因型的差异可能会影响初级SARS-CoV-2早期免疫控制感染。

个体的抗原抗体曲目可以受到IGHV生殖系基因组成和使用强调了个性化的重要性搞笑多用于全面了解B细胞反应,可以由最近的研究(16)。

在当前的研究中,我们孤立的一个使用马伯IGHV3-30-3 ultrapotent并显示宽度对挥发性有机化合物的仪器,增加一些附加的列表IGHV3-30-3-using中和抗体在文献中报道。CAB-F52透露其抗原决定基的功能描述RBD和ACE-2-binding区域重叠的飙升和与类2和3抗体(20.)。HC germline-reversion CAB-F52减少中和活动相比,成熟的抗体,但germline-reverted抗体保留相当的强度和广度。由于序列之间的同源性较高IGHV3-30 IGHV3-30-3,我们问如果CAB-F52可以使用IGHV3-30,这几乎总是出现在个人,有时候多一份每个染色体。

研究表明,基因拷贝数可以影响IGHV曲目中基因表达(43,44)。虽然纯合缺失IGHV3-30-3可能功能IGHV3-30所取代,我们的分析的组合频率IGHV3-30和IGHV3-30-3序列在缺乏IGHV3-30-3 IgM体验表明,基因组可以大大减少IgM B细胞的总数V基因可能编码这些高度相似,因此负面影响反应依赖IGHV3-30组基因的使用。相反,如果不同IGHV3-30基因和等位基因显示功能冗余,更高的等位基因拷贝数将导致一些人表现出较高的早期反应,特别是在情况germline-encoded有高亲和力抗体靶抗原决定基的单孔位微吹气扰动。

总的来说,IGHV基因变异的生物学结果仍不完全清楚。当我们观察到一些IGHV3-30和IGHV3-30-3等位基因之间的冗余函数CAB-F52的背景下,尽管总体相似,但IGHV3-33等位基因足够不同,他们不能代替本机IGHV3-30-3生殖系基因。我们观察到功能类似V基因或等位基因之间存在冗余,然而,被废除甚至单一氨基酸的差异。这有重要意义的高水平的IGHV等位变异在人类中找到。要求特定的生殖系基因和等位基因的使用将极大地依赖于特定的绑定模式,而不同的抗体之间差异很大。进一步群组研究,调查IG生殖系基因变异生物的影响结果的环境中感染和疫苗将提供进一步的洞察。这样的研究将是特别重要的疫苗设计旨在引起抗体的特定类,所谓的生殖系针对疫苗战略(45),搞笑等位基因频率在目标人群的知识是特别重要的。

限制

我们研究样本量的限制。生殖系降级和等位基因交换实验只在单一的背景下完成马伯,CAB-F52, IGHV3-30的功能冗余和为其他抗体IGHV3-30-3等位基因可能不是真的。此外,我们没有执行CAB-F52的生殖系归复权轻链V基因由于本文的重点是在生殖系重链V基因。基因分型研究,我们解决小样本大小通过扩展我们的群体与个体Gidoni et al。尽管如此,进一步的研究,一些基因和功能分析需要更大的群组研究中更好地理解功能的生殖系搞笑基因变异的结果。

数据可用性声明

所有的数据收集(如前所述)(16)。HC和LC CAB-F52序列IgM剧目14捐助者的数据可以在加入数字ON086926和ON086941基因库。曲目从SciLifeLab数据可用:http://doi.org/10.17044/scilifelab.19317512。HDX数据被存入ProteomeXchange财团通过骄傲(29日PXD031945)合作伙伴库数据集标识符。IgDiscover软件可以找到http://docs.igdiscover.se/en/stable/。情节等位基因模块和下rep-seq分析工具可以找到IgDiscover v0.12.4.dev22 + g0bc3365。

道德声明

涉及人类受试者的研究回顾和批准瑞典国家伦理审查机构(决定# 2020 - 01620、2020 - 02881和2020 - 05630年)。参与者提供了他们的书面知情同意参与这项研究。

作者的贡献

概念化:PP、MC, GKH。方法:PP、MC,。调查:PP、DS、XCD SK, SE, MC, GKH。可视化:PP、一个。资金收购:GKH。监督:GKH。写作-初稿:PP、GKH。编辑-初稿:所有作者。

资金

特聘教授提供的赞助工作是由瑞典研究理事会(协议,2017 - 00968年),欧洲研究委员会(ERC)先进格兰特(788016年协议),并从SciLifeLab授予国家COVID-19研究项目(vc - 2021 - 0026)由克努特和爱丽丝•瓦伦堡基金会和资助SciLifeLab大流行性流感实验室准备(PLP)计划2022 - 2023 GKH (vc - 2022 - 0028)。

确认

我们要感谢研究参与者,以及罗伯特•Dyrdak Jan阿尔伯特·乔阿欣Dillner,和人事中心的临床实验室研究(卡罗琳斯卡大学医院),慷慨的帮助参与者招募和取血样。我们感激地承认瑞典国家基础设施的支持生物质谱(BioMS)和SciLifeLab(瑞典)集成结构生物学平台,以及基金会Dormeur(列支敦士登)对设备的无私贡献。

的利益冲突

MC和GKH ImmuneDiscover瑞典的创始人。

其余作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fviro.2023.1128253/full补充材料

引用

1。王居B,张问,通用电气J, R,太阳J,通用电气X, et al。人类SARS-CoV-2感染引发的中和抗体。自然(2020)584 (7819):115 - 9。doi: 10.1038 / s41586 - 020 - 2380 - z