抗体预测软件

LCMS 技术分析蛋白药物或者蛋白标记物，通常需要经过胰酶酶解过程，获得的酶解混合物经过净化后再分析。复杂生物基质例如血浆、血清中目标抗体药物若采用传统酶解方式或 Pellet 酶解方式，获得的酶解产物均为多种肽段的混合物。结合 LCMS 分析的特点，在方法开发的过程中需要针对酶解的备选肽段进行 MRM 通道的筛选和优化，酶解产物越复杂在方法开发过程中所消耗的时间越长。随着技术的发展，我们发现通过纳米表面限制性和导向性酶解抗体药物实现 Fab 区域的选择性酶解技术（nSMOL）处理抗体，可以尽可能降低对非特异性区域例如保守区域的酶解，从而极大地减少了酶解肽段的数量，进一步的 LCMS 方法开发过程大为简化。 与传统的基于经验筛选蛋白特征肽段的过程不同，岛津公司将其超快速液相色谱-质谱联用平台和强大的 Skyline 定量蛋白质组学软件集成一体。Skyline 软件为蛋白质定量的研究工作提供了标准化的工作流程，使得方法开发工作不再过度依赖研究人员的经验，降低了肽段筛选和 MRM 通道分析条件优化的复杂程度。 本文利用nSMOL前处理试剂包结合Skyline软件，加速抗体药物LCMS方法开发过程，仅在一个工作日就可以完成单个抗体药物的 LC-MS/MS 方法的初步优化。在本实验中筛选阶段，贝伐珠单抗共有 9 个肽段具有典型色谱峰，其中 4 条肽段与贝伐珠单抗的 Fab 区域相关，而贝伐珠单抗具有代表性的特异性肽段集中于 Fab 区域，4 条 Fab 区域的肽段响应远高于其他肽段；曲妥珠单抗共有 10 个肽段典型色谱峰，其中 8 条肽段与贝伐珠单抗的 Fab 区域相关，80%的肽段与抗体 Fab 区域相关。与传统的 ELISA 方法需要制备特异性免疫试剂进行检测消耗的时间比，本方法极大地缩短了方法开发的过程，更灵活快速应对抗体药物和生物类似药临床前及临床研究等不同阶段生物分析的需求。 了解详情，敬请点击《nSMOL前处理技术结合Skyline软件加速抗体药物LCMS分析方法开发》 关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/。岛津官方微博地址http://weibo.com/chinashimadzu。岛津微信平台

自新冠病毒奥密克戎变异株出现以来，其子代变异株井喷式涌现，并呈现出“趋同演化”的趋势，大量中和抗体药物和康复者血浆已经“被逃逸”，这给新冠疫情的防控带来了十分严峻的考验。“趋同演化”现象的形成机制以及演化终点亟需深入探究。北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）、北京昌平实验室曹云龙研究员/谢晓亮教授课题组联合中国食品药品检定研究院王佑春课题组于2022年12月19日在《自然》（Nature）杂志在线发表了题为“Imprinted SARS-CoV-2 humoral immunity induces convergent Omicron RBD evolution”的研究论文，系统地探究了新冠病毒受体结合域（RBD）“趋同演化”的机制，并前瞻性地对病毒未来突变演化方向进行了预测，为广谱疫苗和抗体药物的设计与研发提供了宝贵的理论与数据支持。研究人员对不同免疫背景人群中分离得到的抗体进行了大规模中和测定和逃逸图谱表征，发现病毒趋同进化产生的变异株几乎逃逸了目前所有中和抗体药物、疫苗接种者或康复者血浆，包括BA.5突破感染者血浆。并且，由于“免疫印迹”现象的存在，奥密克戎亚型变体突破感染后产生的抗体多样性逐渐降低，特别是BA.5突破感染，这提示基于BA.5变异株研发的疫苗加强针不能对新出现变异株产生良好的交叉防感染保护效果。另外，研究者基于抗体的大规模中和测定和逃逸图谱表征的数据建立了一个计算模型，对病毒演化方向进行了合理预测。尽管这些新突变株，特别是其中的XBB、BQ.1.1和CH.1.1等支系具有前所未有的免疫逃逸能力，作者团队此前筛选出的广谱中和抗体药物组合SA55+SA58，特别是SA55，仍然强效中和所有主要突变株和未来短期内可能流行的突变株，且能同时具有治疗和预防作用，是目前唯一已知能够高效中和所有新突变株的、处于临床阶段的药物抗体，相关论文此前于12月初发表于知名生命科学期刊《细胞报道》（Cell Reports）。该抗体具有广谱中和能力强、将很难被未来变异株逃逸、半衰期长等特征，将特别适用于不适合接种疫苗的老年人、免疫缺陷人群等群体的防护。本研究最早于2022年9月16日在线发布于bioRxiv预印本平台，是世界首篇系统性研究新冠病毒“趋同演化”机制，预测病毒进化方向的研究论文，在国际学术界引起了广泛关注。病毒的持续突变演化使得多种较高增长优势的变异株陆续涌现，BA.2.3.20、BA.2.75.2及其支系，乃至最近出现的BQ.1.1和XBB等变异株相比于BA.5都具有更高的增长优势。尽管它们的进化过程各不相同，处于奥密克戎的不同支系，但其受体结合结构域（RBD）上的突变都集中于R346、K356、K444、V445、G446、N450、L452、N460、F486、F490、R493和S494等位点，呈现出“趋同演化”的趋势（图1）。图1 奥密克戎亚型变体RBD蛋白携带的突变中和测定的数据提示“趋同演化”产生的变异株具有极强的逃逸能力，绝大多数中和抗体药物都被以XBB为代表的变异株逃逸（图2），包括此前已初步进入国内市场的阿斯利康公司Evusheld（“恩适得”）预防抗体药物。由于此类新突变株的流行，美国FDA也取消了礼来公司Bebtelovimab（贝特洛韦单抗）的使用授权。唯一的例外是作者团队开发的SA55抗体，它是目前唯一对包括XBB和BQ.1.1等在内的所有突变株仍旧有效的进入临床阶段的抗体药物（图3）。图2 奥密克戎亚型对中和抗体药物的逃逸情况图3 广谱中和抗体SA55和SA58血浆中和数据也显示，XBB，CH.1.1和BQ.1.1.10（或BQ.1.18）等毒株不仅逃逸了三针灭活疫苗接种者的血浆，也几乎完全逃逸奥密克戎BA.1/BA.2/BA.5突破感染者的血浆样本，显示出极大的免疫逃逸能力（图4）。图4 奥密克戎亚型逃逸疫苗接种者与康复者血浆中和为了探究不同奥密克戎变异株呈现“趋同演化”现象的具体机制，团队从BA.1、BA.2或BA.5突破感染康复者体内富集了抗原特异性记忆B细胞，发现其中大部分记忆B细胞交叉结合新冠原始株和奥密克戎变异株，印证了之前作者团队报道的存在于奥密克戎突破感染中的“免疫印迹”现象。基于高通量深度突变扫描技术，团队对不同来源的3051个交叉结合新冠原始株与奥密克戎变异株的抗体进行了突变逃逸图谱测定与聚类分析（图5a），发现奥密克戎特别是BA.5变体突破感染刺激产生的有效中和抗体种类明显减少，产生的主要是E2.2、E3和F1等不竞争ACE2结合表位且中和能力较弱的抗体（图5b-d)。图5 奥密克戎亚型变异株突破感染刺激产生抗体的表位表征基于抗体逃逸图谱、抗体中和活性、RBD突变对于ACE2亲和力变化等数据，团队建立了一个模型，分别计算了BA.2和BA.5突破感染刺激产生抗体的突变逃逸图谱（图6a），结果显示，BA.5突破感染刺激产生抗体的突变逃逸位点显著减少，表明其结合表位多样性明显减少。这提示，免疫印迹现象使得奥密克戎变异株突破感染刺激产生中和抗体表位多样性降低，导致免疫压力集中，从而加速了病毒的趋同进化。在此基础上，研究者基于2022年8—9月真实世界的主流免疫状态，基于计算模型预测了BA.2.75和BA.5的进化趋势（图6b），这在随后趋同进化产生的新毒株中得到验证。图6 免疫印迹效应加速了抗体逃逸突变的趋同进化另外，研究人员基于BA.2.75和BA.5突变株的预测进化趋势，设计了携带不同RBD和NTD预测突变组合的假病毒（图7a），并测定了这些假病毒对不同中和抗体药物和血浆样本的中和情况及ACE2亲和力（图7b-g），结果显示，对BA.5或BA.2.75突变株最少引入5个突变就可以逃逸包括BA.5突破感染者在内的不同免疫状态下的几乎所有血浆样本。并且，合成的假病毒与之后真实世界流行的BQ.1.1支系、CH.1.1支系等高度相似，验证了预测模型的准确性。图7 趋同逃逸突变的累积能够几乎完全逃逸BA.1/BA.2/BA.5突破感染血浆的中和作用本研究揭示了“免疫印迹”造成的奥密克戎突破感染刺激产生抗体表位多样性降低，进而导致免疫压力集中化，促使新冠病毒RBD蛋白发生趋同演化的现象，这些积累趋同进化突变的病毒在获得极强突变逃逸能力的同时，也保持了较高ACE2亲和力。本研究中的预测方法为预测病毒突变演化趋势、开发广谱疫苗和抗体药物提供了参考资料，且具有扩展到其他体系的潜力。同时，研究结果也提示，基于BA.5突变株研发的疫苗对于其他变体的交叉保护效果很可能不够理想，进一步开发设计能够克服免疫印迹、激活广谱中和抗体的新型疫苗至关重要。而以SA55+SA58抗体组合为代表的广谱中和抗体既可以通过鼻喷给药方便快捷地在呼吸道建立短效预防，又可以通过注射实现感染初期的治疗和中长期预防，特别适用于保护高风险的医护人员以及不宜接种疫苗的免疫缺陷人群和老年人。SA55与SA58已经授权给科兴生物进一步开发，初步的单盲随机对照试验显示，喷雾吸入一次提供的即时保护可维持6—12小时，预防感染效率可达到80%以上，且成本较低，方便使用，目前正在进行更严谨的临床试验，预计将来可以大规模推广。北京昌平实验室、北京大学生物医学前沿创新中心曹云龙研究员，北京大学博士研究生简繁冲、王菁、宋玮良，中国食品药品检定研究院于原玲为Nature论文的共同第一作者。北京昌平实验室、北京大学生物医学前沿创新中心曹云龙研究员、谢晓亮教授、中国食品药品检定研究院王佑春研究员为Nature论文的共同通讯作者。北京昌平实验室、北京大学生物医学前沿创新中心曹云龙研究员，北京大学博士研究生简繁冲、张志莹、阿依江伊斯马衣，地坛医院郝晓花博士，北京协和医学院鲍琳琳研究员为Cell Reports论文的共同第一作者。北京昌平实验室、北京大学曹云龙研究员、谢晓亮教授、肖俊宇教授，北京协和医学院秦川教授，地坛医院金荣华院长为Cell Reports论文的共同通讯作者，北京大学、昌平实验室、动物所、中检院、科兴公司等单位的相关科研人员为共同作者。本系列研究得到科技部、昌平实验室基金、国家自然科学基金和北京市科技计划支持。参考文献[1] Cao, Y. et al. Imprinted SARS-CoV-2 humoral immunity induces convergent Omicron RBD evolution. Nature (2022).[2] Cao, Y. et al. Omicron escapes the majority of existing SARS-CoV-2 neutralizing antibodies. Nature (2022).[3] Cao, Y. et al. BA.2.12.1, BA.4 and BA.5 escape antibodies elicited by Omicron infection. Nature (2022).[4] Cao, Y. et al. Rational identification of potent and broad sarbecovirus-neutralizing antibody cocktails from SARS convalescents. Cell Rep. (2022)专家点评：清华大学医学院祁海教授：这一工作深入探究了构成当前新冠大流行的多个奥密克戎毒株对人类群体免疫的逃逸规律。曹云龙/谢晓亮联合团队发现，多个奥密克戎株亚型在受体结合蛋白上都显现出相同或类似的逃逸突变。这些突变，在保证病毒结合其受体的同时，躲避了之前中和抗体的抑制作用。这说明，人群序贯疫苗接种和自然感染所构建起的群体免疫，的确在阻断并降低既往毒株感染；同时，这种群体免疫的压力，也为未来病毒变异留下了越来越少的潜在逃逸路径。那么，我们是否可以根据已有的群体免疫状态和现有毒株的受体结合蛋白，来预测未来最有可能出现的逃逸突变呢？曹云龙/谢晓亮联合团队利用他们开发的一种高通量深度突变扫描（DMS）方法，分析、鉴定了BA5和BA2可能逃逸群体免疫的突变。非常重要的是，他们预测出来的突变，确实出现在了其它具有流行潜力的毒株上。曹云龙/谢晓亮联合团队这项研究所提供的这种预测能力，可以帮助我们更高效地设计广谱抗新冠疫苗，也会使我们更可能为所有潜在逃逸现有群体免疫的毒株准备好“特效药”。中国科学院生物物理所王祥喜研究员：新冠病毒一直在持续性进化，衍生出多种突变株；然而在奥密克戎出现之后，新冠病毒的演变速度明显加快。近半年来，就有BA.5、BF7、BA.2.75、BQ、XBB等近十种新突变株在一些国家成为主要流行突变株。这些新突变株往往其传染性和抗体逃逸能力都在增强。总体来讲，人类对新冠病毒的研究是被动地跟着病毒跑，一个新突变株出现后再去了解它的病毒特性，去探究新突变株对现有疫苗和药物的影响。如何前瞻性预测病毒演变的方向，提前预判未来一段时间内可能出现的突变株具有重要的战略意义。2022年12月19日，北京大学谢晓亮/曹云龙团队联合中检院王佑春团队在Nature上发表题为“Imprinted SARS-CoV-2 humoral immunity induces convergent OmicronRBD evolution”的研究论文，这是该团队继新冠中和抗体、新冠疫苗效果评估、追踪新突变株免疫逃逸特性后，又一系统性而创新性工作。该项研究有五点重要发现：1）从庞大的数据库中分析出近期有几十个新突变株其生长优势超越BA.5，且这些突变株有一定的共性，在某些特定位点携带相同或相似的突变，呈现趋同进化规律；2）这些新突变株展示出极强的抗体逃逸特性，基本逃逸国际上已批准上市的抗体药物；3）一个抗体对组合SA55/SA58（也是该团队的研究成果）依然高效中和这些新突变株；最后两点更精彩：4）从原始株感染康复者、BA.1/BA.2/BA.5突破感染者等不同免疫背景分离2000余株抗体，并绘制出不同免疫背景下抗体谱系特征。相对之前的免疫背景，BA.5突破感染者的主要中和抗体类别相对单一，非中和抗体比例提高，更容易滋生病毒变异去逃逸宿主免疫；5）利用高通量酵母展示技术精准绘制出抗体免疫逃逸图谱，与BA.2突破感染的免疫背景相比，BA.5突破感染中和抗体的免疫逃逸位点相对集中且大多出现在近期出现的突变株上。实验数据与真实世界监测结果高度一致。这一研究成果能够实现对未来一段时间内新突变株的精准预测，预先了解这些新突变株的病毒特性能够为科学精准防控留出宝贵的时间窗口。

第2轮感染高峰为何预测在3到5月？华中科技大学同济医学院附属同济医院感染科主任医师邢铭友1月31日在接受采访时分析，从病毒学的角度和流行病学的角度来看，“阳康”后体内抗体水平会维持3到6个月比较高的峰值，短时间内再感染的人只有2%的概率。但是我们国人口基数非常大，从去年12月开始，再过3到6个月，我们的抗体水平慢慢下降以后，这时候如果有新的病毒变异株，我们再次感染后出现临床症状的可能性非常大，仍有可能出现高峰。邢铭友教授预测，第二轮感染高峰可能会在3-5月到来，但这次高峰民众可能感觉不那么明显。由于大家感染的时间先后有差异，再加上我们第二次感染以后，由于有一个基础抗体水平的存在，第二轮感染的人数、感染症状的轻重，以及时间集中的幅度都会比第一次要弱得多。德国华裔病毒学家、埃森大学医学院病毒研究所教授陆蒙吉也在2月1日在接受采访时表示，预计从今年3月下旬开始，随着人群免疫力的下降，人群感染风险会增加，五六月份时，疫情变化会非常明显，到时候可能会面临第二波的冲击。但第二波疫情会出现在三月份还是五六月份，取决于是否会出现一种冲击力非常大的新毒株。两类人群未来或受影响大1.还在恢复身体的老人陆蒙吉教授谈到，现在很多感染过的老人正处于身体恢复期，很多体质差的人再感染一次，后果可能非常严重。这个阶段，没发生感染的部分有免疫缺陷的高危人群，也可能面临下一波疫情的冲击。2.尚未感染的人群目前受疫情影响最大的是尚未感染人群，估计在15%到20%。这和此前整体人群都易感的情况相比，影响程度已有所减少，但鉴于我国人口基数，涉及的人群规模还是很大的。我们能做什么？做好两点每个人做好自己健康的第一责任人，保持社交距离，养成良好的卫生习惯，很大程度上还是可以预防感染和二次感染。1.保持戴口罩的习惯邢铭友教授提醒，特别是在人群较密集的公共场合，必须规范佩戴口罩。普通民众常规出行规范佩戴医用外科口罩就足够。从事一些高风险岗位和环境下，感染概率增加需要佩戴N95口罩。2.三类人群优先接种疫苗由于“阳康”后6个月，我们第一次感染以后产生的抗体已经消失殆尽，这时候补种加强疫苗非常有必要。接种后可以推迟感染的时间，或者说减少感染的概率。三类人群建议优先接种：一、从事高风险岗位工作如医生、快递员等；二、有基础疾病的老年患者如糖尿病、高血压、有肿瘤或者是透析做过移植的这些患者；三、在第一次感染中出现了肺炎的表现，症状较重住院治疗过的人群，在第一次“阳康”以后6个月一定要接种加强疫苗。北京将开展人群血清抗体调查专家详解日前，北京市疾控中心副主任王全意接受媒体采访时介绍，北京市目前已建立临时人群免疫，近期发生新冠病毒感染疫情流行风险较小。为全面评估新冠病毒感染情况，了解社区人群血清抗体水平，北京市即将开展人群血清抗体调查。何为血清抗体调查？据王全意介绍，北京市人群血清抗体水平调查计划于今年2月至3月完成。该调查采取多阶段分层随机抽样调查方法，从16个辖区和经开区中选取约5000名社区人群，进行问卷调查和血清学标本采集。他表示，该研究将为未来优化资源配置和新冠防控提供参考。早在2020年，中国疾控中心就已组织完成全国新冠肺炎血清流行病学调查和分析。该调查涵盖三类地区，包括武汉市、湖北武汉之外市州、以及湖北之外六个省份（北京、辽宁、上海、江苏、广东和四川），采用抽样调查设计选取社区人群3.4万余人，通过检测调查对象的血清新冠病毒抗体，估计人群中新冠病毒的感染水平。中国疾控中心在2020年发布的《科学认识人群新冠病毒抗体流行率——全国新冠肺炎血清流行病学调查结果问答》中解释，血清流行病学调查是采用血清学方法和技术开展的流行病学调查，通过对人群血清中特异性抗原或抗体的分布规律及其影响因素的分析研究，阐明传染性疾病的发生与流行的规律，评价预防接种的效果等。为何要开展血清抗体调查？中日友好医院呼吸与危重症医学科医生王一民向中新网介绍，新冠血清抗体检测包括特异性IgM抗体和IgG抗体，发病1周内阳性率较低，恢复期IgG抗体滴度较急性期升高4倍以上可作为新冠病毒感染回顾性诊断依据。王一民还表示，抗体检测可能存在假阳性，如疫苗接种者，既往类风湿关节炎等免疫性疾病患者等，因此临床一般不单独以血清学抗体作为诊断依据，仍要结合临床表现、流行病学史及抗原或核酸检测综合判断。王一民指出，目前监测的血清IgG和IgM抗体不完全等同于感染新冠病毒后的保护性中和抗体，因此不能认为抗体滴度高度就与“保护力”有关，如果有条件的机构可以开展中和抗体检测，这一指标的高低对于指导疫苗接种，评判全体免疫保护水平及反复感染风险有一定作用。对于北京此次开展的人群血清抗体调查，王全意也表示，考虑到随着时间推移，抗体水平也会自然下降，将来根据需要，可能开展动态评估。