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Oct 24, 2023

新型コロナウイルスの中和抗体の検出

Di Ann Trafton, Massachusetts Institute of Technology, 6 giugno 2023 Chimico del MIT

マサチューセッツ工科大学アン・トラフトン著 2023 年 6 月 6 日

MITの化学者らは、血液サンプル中のSARS-CoV-2に対する中和抗体（ここでは水色で示されている）を同定する新しい方法を考案した。 クレジット: iStock

The method could enable a rapid test to determine whether individuals are producing antibodies that help protect against COVID-19First identified in 2019 in Wuhan, China, COVID-19, or Coronavirus disease 2019, (which was originally called "2019 novel coronavirus" or 2019-nCoV) is an infectious disease caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2). It has spread globally, resulting in the 2019–22 coronavirus pandemic." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">COVID-19（新型コロナウイルス感染症。

MITMIT is an acronym for the Massachusetts Institute of Technology. It is a prestigious private research university in Cambridge, Massachusetts that was founded in 1861. It is organized into five Schools: architecture and planning; engineering; humanities, arts, and social sciences; management; and science. MIT's impact includes many scientific breakthroughs and technological advances. Their stated goal is to make a better world through education, research, and innovation." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">MIT scientists have developed a novel technique that uses lectin displacement to detect neutralizing antibodies against viruses like SARS-CoV-2Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the official name of the virus strain that causes coronavirus disease (COVID-19). Previous to this name being adopted, it was commonly referred to as the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV), the Wuhan coronavirus, or the Wuhan virus." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">SARS-CoV-2, offering a way to assess vaccine effectiveness and potential protection against virusA virus is a tiny infectious agent that is not considered a living organism. It consists of genetic material, either DNA or RNA, that is surrounded by a protein coat called a capsid. Some viruses also have an outer envelope made up of lipids that surrounds the capsid. Viruses can infect a wide range of organisms, including humans, animals, plants, and even bacteria. They rely on host cells to replicate and multiply, hijacking the cell's machinery to make copies of themselves. This process can cause damage to the host cell and lead to various diseases, ranging from mild to severe. Common viral infections include the flu, colds, HIV, and COVID-19. Vaccines and antiviral medications can help prevent and treat viral infections." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">ウイルスの亜種。 彼らはこの技術の特許を申請した。

中和抗体として知られる、ウイルスを無力化できる抗体は、感染を撃退する身体の能力の鍵となります。 MITの化学者らは、抗体がウイルスタンパク質の表面にある糖分子とどのように相互作用するかを分析することにより、血液サンプル中のこれらの中和抗体を同定する新しい方法を考案した。

新しい検査は、研究者らが研究で焦点を当てたウイルスであるSARS-CoV-2などのウイルスに対する中和抗体を持っているかどうかを明らかにするのに役立つ可能性がある。 ワクチン接種または以前の感染によって生成される中和抗体は、将来の感染に対する防御を提供します。

「このタイプの分析は、患者が本当にワクチンで保護されているかどうかを確認するために使用できる可能性があります」と、マサチューセッツ工科大学のノバルティス化学教授であり、この論文の主著者であるローラ・キースリング氏は言う。 「誰かがハイリスクにある場合、その人が中和抗体を持っているかどうかを迅速に判断できれば非常に良いでしょう。」

この技術は、多くの生化学研究室ですでに見つかっている一般的な機器を使用するもので、研究者が現在のワクチンがSARS-CoV-2の新たな変異種に対してどの程度防御できるかを判断するのにも役立つ可能性がある、とキースリング氏は言う。

元MITポスドクのマイケル・ウー氏とMIT研究科学者のアマンダ・デュガン氏が論文の筆頭著者で、この論文は5月10日にオープンアクセスジャーナルACSセントラルサイエンスに掲載された。

SARS-CoV-2 に対するほとんどのワクチンは、ウイルスのスパイクタンパク質を標的とし、ウイルスはこれを利用して ACE2 受容体を介して宿主細胞に侵入します。 ウイルスエンベロープ上に見られるほとんどのタンパク質と同様に、スパイクタンパク質はタンパク質からぶら下がっている糖鎖で厚く覆われています。

キースリング博士の研究室では、タンパク質が細胞表面にある炭水化物とどのように相互作用するかを研究しており、SARSなどのウイルスタンパク質上にある糖分子との相互作用に基づいて、さまざまな抗体の「フィンガープリント」を作成できるのではないかと考えている。 CoV-2 スパイクタンパク質。

「抗体が中和しているかどうかを判断するには、通常、比較的難しい一連のアッセイを実行する必要があります」とキースリング氏は言う。 「抗体がウイルスの細胞感染を阻止するかどうかをテストする必要があります。このフィンガープリントを開発できれば、より迅速に中和抗体を特定できると考えました。」

そのために研究者らは、さまざまな生物、主に植物と細菌から採取した市販のレクチン（炭水化物に結合するタンパク質）のパネルを作成した。 通常、細胞間相互作用や免疫応答などの機能に関与するレクチンは、タンパク質からぶら下がっている糖鎖の末端の糖分子に結合します。

研究者らがSARS-CoV-2スパイクタンパク質をこれらのレクチンに曝露すると、各レクチンはタンパク質上にある糖分子の特定のサブセットに結合する。 次に研究者らは、SARS-CoV-2に対する抗体を含む血清を加えた。 抗体がスパイクタンパク質に対して高い親和性を持っている場合、すでにそこにあるレクチンを押しのけて邪魔にならないようにします。

各抗体は、その結合特異性に応じて、異なるレクチンのセットを置き換えます。この置き換えは、酵素結合レクチンアッセイ (ELLA) として知られる臨床検査を使用して測定できます。 各抗体がスパイクタンパク質に結合した 28 種類の異なるレクチンを置換したかどうかを分析することで、研究者らはレクチン置換のパターンを特定し、各抗体に特有の「フィンガープリント」を作成することができました。

研究者らはまず、中和性または非中和性のいずれかであることがすでに知られていた抗体のフィンガープリントを特定しました。 次に、患者の血液サンプルを検査し、既知の中和抗体によって生成された指紋と比較することで、それらのサンプルの抗体が中和しているかどうかを判断することができました。

「さまざまなパターンを観察することで、中和抗体が非中和抗体とは異なるカテゴリーに分類されることがわかりました」とキースリング氏は言う。

Using this analysis, the researchers were also able to categorize antibodies based on whether they came from people who received the Moderna COVID-19 vaccine or the Pfizer COVID-19 vaccine, each of which targets slightly different viral RNARibonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule similar to DNA that is essential in various biological roles in coding, decoding, regulation and expression of genes. Both are nucleic acids, but unlike DNA, RNA is single-stranded. An RNA strand has a backbone made of alternating sugar (ribose) and phosphate groups. Attached to each sugar is one of four bases—adenine (A), uracil (U), cytosine (C), or guanine (G). Different types of RNA exist in the cell: messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">RNA配列。

研究者らはこの技術の特許を申請しており、診療所で迅速な検査を行って個々の患者の抗体プロファイルを判定するために開発できることを期待している。

この技術は、SARS-CoV-2の新しい変異体やその他の病気の原因となるウイルスに対する中和抗体の同定に応用できる可能性があるとキースリング氏は言う。 研究者らは検査に使用できるレクチンのパネルを手に入れたので、中和することがわかっている抗体と中和しないことがわかっている抗体を使って分析を再実行するだけで、それらの抗体の正しいフィンガープリントを決定できるようになります。 。

「懸念されるすべてのSARS-CoV-2変異体に対して同じレクチンパネルを使用することができます」とキースリング氏は言う。 「ウイルスエンベロープを持っている限り、新たに出現するウイルスに対しても役立ちます。」

参考文献：マイケル・G・ウー、アマンダ・E・デュガン、メラニー・ハリム、ブレイク・M・ハウザー、ジャレッド・フェルドマン、ティモシー・M・カラドンナ、シューティング・チャン、ローレン・E・ペピ著「レクチン・フィンガープリンティングによるSARS-CoV-2の抗体中和の区別」 Caroline Atyeo、Stephanie Fischinger、Galit Alter、Wilfredo F. Garcia-Beltran、Parastoo Azadi、Deb Hung、Aaron G. Schmidt、Laura L. Kiessling、2023 年 5 月 10 日、ACS Central Science.DOI: 10.1021/acscentsci.2c01471

この論文の他の著者には、メラニー・ハリム、ブレイク・ハウザー、ジャレッド・フェルドマン、ティモシー・カラドンナ、シュティン・チャン、ローレン・ペピ、キャロライン・アティエオ、ステファニー・フィシンガー、ガリット・アルター、ウィルフレド・ガルシア＝ベルトラン、パラトゥー・アザディ、デブ・ハン、アーロン・シュミットが含まれる。

この研究は、国立がん研究所、国立アレルギー感染症研究所、MIT マイクロバイオーム情報学センター、マサチューセッツ病原性対応コンソーシアム、国立総合医科学研究所、および国立科学財団材料イノベーションの GlycoMIP から資金提供を受けました。プラットホーム。