由新冠病毒（SARS-CoV-2）引发的疫情给人类社会带来了深远的影响。尽管疫苗对疫情起到了显著的遏制作用，但我们对于新冠病毒（SARS-CoV-2）的感染性、致病性等方方面面的理解仍甚为缺乏。深入剖析新冠病毒与宿主之间不同层次的相互作用对于最终控制冠状病毒属所引发的疫情十分必要。除了刺突蛋白Spike（简称S）和核衣壳蛋白Nucleocapsid（简称N）等结构蛋白外，新冠病毒可在细胞内表达一系列的非结构蛋白（non-structural/accessory proteins），这些蛋白对于病毒的复制、免疫逃逸十分重要。

       2021年6月26，Cell Reports在线发表了由上海交通大学陶生策团队、华中科技大学范雄林团队、华中科技大学附属同济医院的汪峰/孙自镛团队合作的研究成果“Antibody landscape against SARS-CoV-2 proteome reveals significant differences between non-structural/ accessory proteins and structural proteins”。这项工作基于此前开发的新冠病毒蛋白质组芯片（链接到Bioart：陶生策团队合作开发SARS-CoV-2蛋白质组芯片全局性分析新冠病人血清IgG&IgM应答）筛选了2360例新冠病人血清和601例对照血清，系统地描绘了新冠病毒非结构蛋白的抗体响应的强度、动态变化以及与疾病的相关程度，发现非结构蛋白的抗体反应模式与结构蛋白存在显著差异。

       首先，以对照血清的信号强度为基线，作者定量分析了各蛋白的抗体响应强度和阳性率（图1），发现NSP1，NSP7，NSP8，RbRd，ORF3b以及ORF9b具有广泛的抗体响应，在病人群体中阳性率 >25%。

图1. 新冠病人血清针对新冠病毒各蛋白的IgG抗体响应（信号强度分布及阳性率）

       为了探究非结构蛋白之间以及非结构蛋白同结构蛋白之间的免疫响应是否存在关联，作者进一步分析了它们之间的相关性。分析发现，非结构蛋白的抗体响应之间呈现较强的相关和连锁效应，而令人意外的是，非结构蛋白与S或N蛋白之间则无显著关联（图2）。这些结果提示，非结构蛋白的免疫路径或与结构蛋白存在差异。有意思的是，NSP7，NSP8和RdRp的响应具有更为显著的相关性，这或与它们可形成复合物有关。

图2. 各蛋白之间抗体响应的相关性。a, b. 分别以NSP7和S1为参照，评估其它蛋白抗体响应的连锁效应。c. 各蛋白抗体水平的相关系数矩阵。d-g. 不同蛋白之间抗体水平的相关性分析或结构分析。

       作者进一步分析了非结构蛋白的抗体响应与疾病严重程度的相关性。结果发现，相比于S和N蛋白，NSP7等非结构蛋白的抗体响应与疾病严重程度更为相关，且随着抗体水平的升高，病人的症状更为严重或死亡概率有所增加（图3）。尽管中和抗体可高效的抑制病毒的侵入，但是有严重症状的病人体内的中和抗体水平并非显著下降，反而呈现一定的负相关，即严重的病人体内倾向于诱发更高水平的抗体。这其中的内在联系仍是目前亟待研究的重要科学问题。本文的发现提示非结构蛋白所触发的免疫反应或在加重疾病中扮演更为重要的角色。

图3. 蛋白抗体响应同疾病严重程度相关。a-h. 不同病人组别（轻症，重症和死亡）中，各蛋白抗体阳性率（上）及抗体响应水平（下）。

       通过对时序样本的分析，作者发现，非结构蛋白的抗体水平和阳性率很快（发病后20天左右）就呈现显著的下降趋势（图4），而S或N蛋白的抗体水平和阳性率则相对更为稳定。这些结果均提示非结构蛋白与结构蛋白的抗体响应存在显著的差异。

图4. 非结构蛋白抗体响应的动态变化。a-b. 根据发病时间（day）统计各病人抗体水平的平均值（a）及阳性率（b）并绘制趋势线。不同颜色分别代表不同组别病人。

       综上所述，该研究重点描述了新冠病毒非结构蛋白在病人中的抗体响应规律，发现其响应特征与结构蛋白（S和N）存在明显的差异。这些研究提示，新冠病毒的结构蛋白和非结构蛋白触发免疫响应或依赖于不同的路径，并且对于疾病的严重程度具有不同程度的相关性。非结构蛋白抗体的病理性作用有待进一步研究。

       本项研究的共同第一作者为李阳，许钊葳，雷清，赖丹昀和侯红艳，共同通讯为陶生策（上海交通大学），范雄林（华中科技大学），汪峰（华中科技大学附属同济医院）。

原文链接： https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00789-0

稿件来源：陶生策课题组

图文编辑：王华瑶