从冠状病毒引起的严重急性呼吸综合征(SARS)或中东呼吸综合征(MERS)的幸存者中分离的人单克隆抗体的研究揭示了针对致命病毒的令人惊讶的免疫防御策略。关于高效抗体的工作原理和分子信息可以提供见解，以防止这些严重的，有时致命的肺部感染。
目前，对于可以感染人类的六种冠状病毒中的任何一种都没有疫苗或特异性治疗方法。这些冠状病毒中的一些仅引起常见的感冒症状，但其他引起致死性肺炎。一些国家过去的致命爆发预示着冠状病毒介导的大流行的可能性。
此外，对蝙蝠中冠状病毒的遗传监测以及MERS冠状病毒在单峰骆驼中自然流行的事实表明，以前的爆发可能不是罕见的事件。动物/人类物种屏障可能会再次交叉，并在未来导致新出现的冠状病毒。
作为预期和准备计划的一部分，传染病研究小组正在努力开发抗冠状病毒库。由UW Medicine科学家领导的国际团队正在试图了解SARS和MERS冠状病毒如何感染人类，以及它们的存在如何引起免疫系统的反应。该研究小组对中和抗体如何针对冠状病毒的细胞侵袭机制特别感兴趣。
他们最近的研究结果发表在1月31日的Cell网络版上。第一作者是Alexandra Walls和Xiaoli Xiong，主要和资深作者是David Veesler，华盛顿大学医学院的生物化学系。
冠状病毒具有多功能表面刺突，其识别并附着于宿主细胞表面上的受体。然后他们将病毒和细胞膜融合在一起。他们使用这些三聚体加标糖蛋白作为其分子入侵工具。
尖峰糖蛋白密集地装饰冠状病毒的表面。无数的投影类似于种子荚上的毛刺。尖峰是冠状病毒感染性和致病性的关键。它们是中和抗体的目标，也是亚单位疫苗设计的主要焦点。
先前在威斯康星大学医学院的Veesler实验室进行的研究着眼于膜融合反应前后冠状病毒刺突中发生的结构状态。研究人员发现了刺突糖蛋白的大量构象变化。然而，关于膜融合级联的激活的细节仍不清楚。
利用低温电子显微镜和其他强大的技术，研究人员深入了解了来自SARS和MERS幸存者的中和单克隆抗体如何在分子水平上抑制病毒。他们的发现也有助于阐明冠状病毒膜融合激活的不寻常性质。
研究人员发现，SARS和MERS冠状病毒抗体都阻止了病毒峰与宿主细胞膜上的受体相互作用。
SARS冠状病毒抗体也做了一些意想不到的事情：它在功能上模仿受体附着并诱导穗进行构象变化，导致膜融合。这种触发似乎是由分子棘轮机制驱动的。
“这一发现是功能模拟的前所未有的例子，”研究人员指出，“抗体通过重现受体的作用激活膜融合。”
该研究使用分子成像来表征SARS和MERS冠状病毒刺突糖蛋白在其各自抗体的复合物中的结构。
在整个病毒的背景下，研究人员还提供了碳水化合物的蓝图，这些碳水化合物可以阻止穗糖蛋白。冠状病毒使用这种策略来掩盖其融合装置的易损部分，以限制抗体对其的接近并仅将其暴露以进行宿主细胞的识别和感染。