次單位疫苗(高端 & Novavax)和 mRNA 疫苗的差異

之前看到網路上在吵高端和 Moderna 到底一不一樣，基本上以疫苗型態來講，是不一樣的，因為一個是 mRNA，一個是蛋白質。不過，為什麼有人說高端是把 Moderna 的東西搬過來呢？這裡要先瞭解一下生物最基本的 central dogma。生科的應該都學過 central dogma，就是一個基因序列 (DNA) 要先轉成 mRNA (transcription)，再轉譯成蛋白質 (translation)。



然後，再來說一下高端和 Moderna 疫苗相同和不同地方：

1. 相同：Spike cDNA sequence（因為一個是 DNA，一個是 mRNA，所以我用 cDNA 來表示他們序列是相同的。）根據高端第一期臨床報告內寫的，他用來表現的 Spike 基因序列是根據 Moderna mRNA 的序列 [1]，Moderna 的 Spike mRNA 序列是把兩個氨基酸突變，讓它更穩定 [2]，蛋白結構是根據德州大學 Wrapp et al 第一個發表 Spike cryo-EM 的那篇 [3]。不過雖然 Spike 的 cDNA 序列是一樣的，但不能說技術是相同的。



2. 不同：一個是 mRNA 直接打入人體內，一個是把 cDNA 放進 expression vector，然後在動物細胞裡表現 Spike 蛋白之後，把 Spike 蛋白純化出來後，再打進人體。所以，基本上是不同的技術。另外，兩者的佐劑也不同。



那效果會不會一樣呢？很難講，因為有很多變因。

「理論上」抗原（也就是 Spike）應該會是一樣的（不看 post-translational modification，然後也都 folding properly 的話），因為都是在動物細胞裡表現，只是一個是人類細胞，一個是倉鼠細胞(CHO cells)，不過雖然在細胞裡表現出來是一樣的，但純化的過程中有可能會改變蛋白質的 conformation。另外的變因就是疫苗的佐劑，不同的佐劑引起的免疫反應也會不同，然後就是 mRNA 和蛋白質引起的免疫反應也會有差，所以就算是從相同的 DNA 序列做出來的不同種的疫苗，效果也不見得會相同。

另外，最近 Novavax 的三期臨床結果出來了，效果非常的好，讓有些人認為同是次單位疫苗的高端會不會效果也這麼好。我個人是覺得 Novavax 的效果會這麼好，是因為它的佐劑會讓 Spike protein 黏在一起變得像 virus-like particle (VLP)，整體結構更像病毒，高端是不是這樣就不知道了。





References:

[1] S Hsieh et al, First-in-Human Trial of a Recombinant Stabilized Prefusion SARS-CoV-2 Spike Protein Vaccine with Adjuvant of Aluminum Hydroxide and CpG 1018. medRxiv (2021)

高端的 phase I 報告裡寫它用的設計是依據這個："S-2P protein is a recombinant version of the S protein developed by the laboratory of Dr. Barney S. Graham (Vaccine Research Center, National Institute of Allergy and Infectious Diseases[NIAID], U.S.A.), and is a stabilized prefusion S ectodomain, encoding residues 1-1208 of SARS-CoV-2 spike protein with two proline substitutions at residues 986 and 987, a “GSAS” substitution at residues 682–685 to abolish the furin cleavage site, and a T4 fibritin trimerization motif at the C-terminus."

[2] KS Corbett et al, SARS-CoV-2 mRNA vaccine design enabled by prototype pathogen preparedness. Nature (2020)

Moderna mRNA publication: "Within 24 h of the release of genomic sequences of SARS-CoV-2 isolates on 10 January 2020, the 2P mutations were substituted into S protein residues 986 and 987 to produce prefusion-stabilized SARS-CoV-2 S(2P) protein for structural analysis and serological assay development in silico, without additional experimental validation. Within 5 days of the release of the sequence, current good manufacturing practice (cGMP) production of mRNA–LNP encoding the SARS-CoV-2 S(2P) as a transmembrane-anchored protein with the native furin cleavage site (mRNA-1273) was initiated in parallel with preclinical evaluation."

[3] Wrapp et al, Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science (2020)

相關文章：近期和新冠病毒抗體相關的研究

AZ/mRNA 疫苗混打的研究整理(20210725 update)

疫苗混合施打似乎是種趨勢，加拿大也加入了，因為 AZ 的罕見血栓問題，National Advisory Committee on Immunization (NACI) 前兩週也建議第一劑施打 AZ 的第二劑可以改選 Pfizer 或 Moderna。因為 Moderna 不足，第一劑施打 Moderna 的第二劑也可以改打 Pfizer。

Science / Mixing COVID-19 vaccines appears to boost immune responses

[2020-06-17 更新] NACI 宣布第一劑施打 AZ 的人第二劑建議改成 mRNA 疫苗。

CBC News / Vaccine committee says provinces should give AstraZeneca recipients a different vaccine for second dose

"An mRNA vaccine is now preferred as the second dose for individuals who received a first dose of the AstraZeneca/COVISHIELD vaccine, based on emerging evidence of a potentially better immune response from this mixed vaccine schedule," NACI said in a statement released today. The "mixed vaccine schedule" refers to the practice of using different products for the first and second doses.

Summary of National Advisory Committee on Immunization statement of June 17, 2021

For second doses, NACI recommends that:
An mRNA vaccine is now preferred as the second dose for individuals who received a first dose of the AstraZeneca/COVISHIELD vaccine, based on emerging evidence of a potentially better immune response from this mixed vaccine schedule and to mitigate the potential risk of VITT associated with viral vector vaccines.

Second doses: What you need to know
- Emerging evidence from studies in Germany suggests a potentially better immune response, including against variants of concern, when a first dose of the AstraZeneca vaccine is followed by a second dose of the Pfizer-BioNTech mRNA vaccine, compared to two doses of the AstraZeneca vaccine.
- Evidence continues to suggest a first dose of the AstraZeneca vaccine followed by a second dose of the Pfizer-BioNTech mRNA vaccine has a good safety profile. As such, NACI recommends that an mRNA COVID-19 vaccine is now preferred as the second dose for individuals who received a first dose of the AstraZeneca/COVISHIELD vaccine.
- Receiving an mRNA vaccine as a second dose also mitigates the rare risk of VITT that is associated with viral vector vaccines. The rate of VITT after the second dose of the AstraZeneca/COVISHIELD vaccine appears to be lower than with the first dose but has increased over time, with current estimates of approximately 1 per 600,000 people vaccinated.
- Individuals should consider talking to a health care professional to help understand the best option for their situation.

目前有四個臨床實驗報告，分別是英國、西班牙和德國的三個。

英國：AZ & BNT (Com-COV, Phase II)
RH Shaw et al, Heterologous prime-boost COVID-19 vaccination: initial reactogenicity data. Lancet (2021)

X Liu et al, Safety and Immunogenicity Report from the Com-COV Study – a Single-Blind Randomised Non-Inferiority Trial Comparing Heterologous And Homologous Prime-Boost Schedules with An Adenoviral Vectored and mRNA COVID-19 Vaccine. SSRN (2021)

時間：Feb 21-26, 2021

Participants: 50-69 years, total 830 participants



Combination (prime - boost):
1. AZ - AZ (10%)
2. AZ - BNT (34%)
3. BNT - BNT (21%)
4. BNT - AZ (41%)
(): 第二劑後的發燒比例

Interval: 28-day (4-week, 463 participants), 84-day (12-week, 367 participants)

疫苗反應(reactogenicity)：AZ - BNT 的在第二劑後的反應，包括發燒、頭痛、肌肉痠痛、疲倦等等，比兩劑都是 AZ 的比例高，BNT - AZ 的則是第二劑後的反應比兩劑都是 BNT 的比例高。沒有比較間隔四週和十二週的差別，間隔十二週的有疫苗反應的比例是否比間隔四週的低？

免疫反應(immunogenicity)：以抗 Spike IgG 的抗體量來說，第一劑施打的兩週後，BNT 是 AZ 的 6.5 倍（GMC 843 & 129 ELU/ml, respectively)：四週後，BNT 是 AZ 的三倍左右（GMC 1597 & 555 ELU/ml, respectively）。免疫細胞反應的話，則是 AZ 比較高，第一劑兩週後 AZ 是 BNT 的 4.6 倍(160 vs. 35 SFC/10^6 PBMCs)，四週後 AZ 則是 BNT 的 3.4 倍(54 vs. 16)，不過跟兩週後的反應相比，兩者都下降了不少。

第二劑施打的 28 天後，測到的 anti-Spike IgG 抗體量 AZ/BNT 是 AZ/AZ 的 9.2 倍（GMC 12,906 ELU/ml & 1,392 ELU/ml, respectively)，BNT/AZ 則只有 BNT/BNT 的一半左右（GMC 7,133 ELU/ml & 14,080 ELU/ml, respectively)。AZ/BNT 則和兩劑都是 BNT 的差不多。中和抗體量的話，AZ/BNT 則是 AZ/AZ 的 8.5 倍。他們也測了免疫 T cells 的反應，AZ/BNT (185 SFC/10^6 PBMCs)的最高，是 AZ/AZ (50 SFC) 的三倍多，BNT/BNT (80 SFC) 和 BNT/AZ (99 SFC) 的兩倍左右。

註：SFC/10^6 PBMCs = spot forming cells (SFC) per 10^6 peripheral blood mononuclear cells (PBMCs)

西班牙：AZ & BNT (CombiVacS, Phase II)
AM Borobia et al, Immunogenicity and reactogenicity of BNT162b2 booster in ChAdOx1-S-primed participants (CombiVacS): a multicentre, open-label, randomised, controlled, phase 2 trial. Lancet (2021)

時間：April 24 -30, 2021
Participants: 18-60 years, 663 participants (448 BNT, 225 no vaccine)
Combination:
1. AZ (prime) - BNT (boost)
2. AZ (prime) only

Interval: 8-9 weeks (273 participants, 61%), 10-12 weeks (176 participants, 39%)

疫苗反應(reactogenicity)：對疫苗反應的比例，輕微的有 68%，中度的有 30%，其中打針部位疼痛的有 88%，頭痛的有 44%，肌肉酸痛的有 43%，發燒的只有 2.5%，沒有觀察到有嚴重副作用，觀察時間為第二劑施打後十四天內。

免疫反應(immunogenicity)：第二劑施打十四天內便觀察到強烈的免疫反應，所以人兩週後都可檢測到中和抗體，比控制組多 45 倍，並且也有強烈的 T cell 反應。但要注意的是控制組是沒施打第二劑的，而不是兩劑都施打 AZ 或 BNT 的。

德國 #1：AZ & BNT (COVIM, Phase 2/3)
D Hillus et al, Safety, reactogenicity, and immunogenicity of homologous and heterologous prime-boost immunisation with ChAdOx1-nCoV19 and BNT162b2: a prospective cohort study. medRxiv (2021)

時間：Dec 27, 2020 - May 21, 2021

Participants: 29-51 years, 340 healthcare workers

Combination & Interval:
1. BNT (prime) - BNT (boost): 3 weeks
2. AZ (prime) - BNT (boost): 10-12 weeks



疫苗反應(reactogenicity)：對疫苗的反應比較嚴重情況大多是在第一劑 AZ 施打後和兩劑都是 BNT 的第二劑 BNT，包括發燒、疲憊、頭痛和肌肉酸痛等等，AZ/BNT 在第二季後的反應稍微低一點。

AZ (prime, 86%) - BNT (boost, 51.5%)
BNT (prime, 39%) - BNT (boost, 65%)
(): 第一劑或第二劑後的副作用比例

免疫反應(immunogenicity)：打了第二劑的三週後，兩組的 anti-Spike IgG 抗體量差不多，中和抗體量也差不多，但是 AZ/BNT 那組的 T cell 反應比較高。

由以上知道，AZ/BNT 兩者間隔 10-12 週是可行的，疫苗的副作用在可以忍受的範圍，沒有觀察到嚴重副作用，而且免疫反應很好。限制就是沒跟 AZ/AZ 比較，不知道疫苗副作用和疫苗反應是否比較大，另外就是這個臨床試驗的參與者年紀都在六十歲以下，不知道六十歲以上是否可行，不過這個年齡層的研究英國有做。

德國 #2：AZ & BNT
R Groß et al, Heterologous ChAdOx1 nCoV-19 and BNT162b2 prime-boost vaccination elicits potent neutralizing antibody responses and T cell reactivity. medRxiv (2021)

時間：not mentioned
Participants: 26, aged 25-46

Combination & Interval: 8 weeks (56 days)（都是 AZ/BNT，沒有對照組。）

疫苗反應(reactogenicity)：大部分人多是第一劑 AZ (prime)後比較大，第二劑 BNT (boost)後比較小。88% 的人表示在第一劑 AZ 後有輕微到中度副作用，以頭痛、畏寒、發燒和疲憊居多。81% 的人表示在第二劑 BNT 後有輕微到中度副作用，主要是疲憊和一點肌肉酸痛。兩劑後都有的副作用是施打部位疼痛，分別為 92% (AZ) 和 85% (BNT)。相較之下，間隔四週的疫苗反應比較大，相隔八週和十二週的都還好。

免疫反應(immunogenicity)：有六成的人在第一劑的兩週後就可測到抗體，IgG 在一個月到達到高峰。在第二劑的 BNT 施打一週後，所有人都可測到 IgG，九成的人可測到 IgA，但是在兩週後所有人都可測到 IgG 和 IgA，抗體量也在第二劑一週到兩週後增加了一百到八千倍，是兩劑都打 BNT 的八倍。所有人在第二劑的兩週後也都有中和抗體，對抗 VOC (variant of concern) B.1.1.7 (alpha, 英國株)的抗體是兩劑都打 BNT 的近四倍，對抗 VOC B1.351 (beta, 南非株)和 B.1.617 (delta, 印度株)的效力也比較好。另外，AZ/BNT 引起的 T cell 反應在第二劑的兩週後也很好。不過，文章裡面並沒有兩劑都是 BNT 對照組的資料，例如人數和年齡層等等，不知道是怎麼比出來的。

德國 #3：AZ & BNT/Moderna (not clinical trial, recruited from real world)
T Schmidt et al, Immunogenicity and reactogenicity of heterologous ChAdOx1 nCoV-19/mRNA vaccination. Nature Medicine (2021)

時間：Jan - April, 2021
Participants: 250 (mostly Saarland University Medical Center employee)

1. AZ (prime) - AZ (boost): 55, aged (mean) 48.6
2. AZ (prime) - BNT or Moderna (boost): 97, aged (mean) 40.7
3. homologous BNT/Moderna (prime) - BNT/Moderna (boost): 64, aged (mean) 44.5

註：在今年三月德國宣佈暫時停止施打 AZ 疫苗後，六十歲以上的被建議第二劑還是打 AZ，六十歲以下的則是建議換打 mRNA 疫苗，不過要選第二劑還是打 AZ 也是可以的，因此兩劑都打 AZ 的那組年齡層會比較高。

Combination & Interval:
1. AZ (prime) - AZ (boost): 10.8 weeks
2. AZ (prime) - BNT or Moderna (boost): 11.2 weeks
3. homologous BNT/Moderna (prime) - BNT/Moderna (boost): 4.3 weeks

疫苗反應(reactogenicity)：大部分都出現在施打後一週內，不管第一劑還是第二劑，都有施打部位疼痛的現象。以第一劑來講，AZ 疫苗引起的反意比較大，包括發燒、畏寒、頭痛和疲憊等等。第二劑的話，AZ 產生不適感的比例少很多，mRNA 疫苗的話則不管第一劑是打 AZ 還是 mRNA 疫苗，兩者的不適感都差不多，雖然比第二劑是 AZ 的還要大，但是比第一劑打 AZ 後的小很多，且在可以忍受的範圍內。雖然英國 Com-COV 的臨床試驗中，混打的不適反應比兩者打一樣的嚴重很多，不過可能是因為英國的兩劑只相隔四週，這個結果和德國的另一個報告(Groß et al, medRvix 2021)相符合。

免疫反應(immunogenicity)：所有人體內都有抗 Spike IgG 抗體，不過施打 AZ-mRNA 疫苗和兩劑 mRNA 疫苗的 IgG 比兩劑都 AZ 還要高十倍左右。中和抗體的話，AZ-mRNA 疫苗和兩劑都是 mRNA 疫苗用 sNT (surrogate neutralization test)測出來都有 100% 的抑制力(inhibitory activity)，兩劑都是 AZ 的比較低。另外，AZ-mRNA 疫苗和兩劑 mRNA 疫苗可以引起顯著的 CD4+ T (helper) cells 反應，比兩劑都是 AZ 的高很多。有趣的是 AZ-mRNA 疫苗引起最高的 CD8+ (killer) T cell 反應，不只比兩劑都是 AZ 的高很多，也比兩劑都是 mRNA 疫苗的還高。

新聞稿：idw / Medical study: Mix-and-match vaccines generate a particularly strong immune response

"This provides quite striking evidence that a double dose of the AstraZeneca vaccine is not able to mobilize the body’s immune responses as strongly as the other two vaccination regimens."

其實我覺得這也不算很意外，J&J 都可以只有一劑了，AZ 為什麼需要兩劑，而且 AZ 用的還是人類體內不會有的黑猩猩腺病毒？照理說效果應該要比 J&J 還要好，一個可能的原因就是 J&J 評估過後認為第二劑並沒有讓效果更好，所以就乾脆不要第二劑。如果是這樣的話，兩劑的 AZ 沒有比第一劑 AZ 第二劑 BNT 的效果好，也算是預料之內吧？

德國 #4：AZ & BNT (CoCo Study, Phase I/II)
J Barros-Martins et al, Immune responses against SARS-CoV-2 variants after heterologous and homologous ChAdOx1 nCoV-19/BNT162b2 vaccination. Nature Medicine (2021)

時間：Jan 2021 - ongoing
Participants: 1493 healthcare professionals (HCPs) from Hannover Medical School with potential contact to SARS-CoV-2, 19-64 yrs (mean = 38 yrs)

Combination & intervals:
1. AZ (prime) - BNT (boost): 2-3 months; 55 participants
2. AZ (prime) - AZ (boost): 2-3 months; 32 participants
3. BNT (prime) - BNT (boost): 21 days; 46 participants

疫苗反應(reactogenicity)：n/a

免疫反應(immunogenicity)：
1. AZ primed: anti-Spike IgG declined by 42%; anti-Spike IgA declined by 66% after 30 days; only 44%-53% individuals have detectable Spike-specific memory B cells; 施打兩到三週後，大多數人都有產生抗武漢株的中和抗體，但有產生抗英國株(alpha, B.1.1.7)、南非株(beta, B.1.135)和巴西株(gamma, P.1)的中和抗體的人卻不多，只有 19% (alpha), 5.7% (beta), 14% (gamma) 的人有產生中和抗體，而且中和抗體量也很低。
2. AZ/AZ: anti-Spike IgG increases 2.9-fold; Spike-specific memory B cells increases (~2.5-fold) in all individuals; 抗武漢株和英國株的中和抗體皆有增加，但抗南非株和巴西株的中和抗體沒什麼增加，也就是非常低。CD4+ (helper) 和 CD8+ (killer) T cells 皆有增加。 3. AZ/BNT: anti-Spike IgG increases 11.5-fold; Spike-specific memory B cells increases (~6.5-fold) in all individuals; 抗武漢株、英國株、南非株和巴西株的中和抗體皆大幅增加，但中和抗體量以抗武漢株的最高，再來是英國株，抗南非株和巴西株的較低。CD4+ (helper) 和 CD8+ (killer) T cells 皆有增加，而且比 AZ/AZ 組合高很多。

總結：不管在抗武漢株和 VOCs 的中和抗體，還是 T cells 免疫反應上，AZ/BNT 的效果都比 AZ/AZ 組好，而中和抗體量則和 BNT/BNT 的則差不多。

瑞典：AZ/Moderna (CoVacc)
J Normark et al, Heterologous ChAdOx1 nCoV-19 and mRNA-1273 Vaccination. NEJM (2021)

時間：March 2021 - ongoing
Participants: 88; plan to enroll up to 3000

Combination:
1. AZ/AZ: 37 participants; 28-62 yrs (mean = 46 yrs)
2. AZ/Moderna: 51 participants, 23-59 yrs (mean = 40 yrs)

Intervals: 9-12 weeks

疫苗反應(reactogenicity)：頭痛、畏寒和肌肉酸痛的情況在第二劑 Moderna 組的比例比較多，但嚴重程度兩組差不多。

免疫反應(immunogenicity)：
1. AZ/AZ: 第二劑施打七到十天後，anti-Spike & anti-RBD IgG 比施打當天高五倍，anti-Spike IgG 量則維持到施打後三十天後。中和抗體量則比施打當天高一倍，一個月後則比一週後高了 1.6-1.7 倍，但沒有可對抗南非株的中和抗體，和德國(#4)的結果一致。
2. AZ/Moderna: 第二季施打七到十天後，anti-Spike IgG 比施打當天高 115 倍，而且維持到施打後三十天後，anti-RBD 則比施打當天高 125 倍。中和抗體量則比施打當天高 20 倍，第二季施打七到十天後，一個月後則比一週後高了 1.6-1.7 倍，並且有抗南非株(B.1.135)的中和抗體。



（按圖可以放大）

CH 上關於新冠疫苗的討論 20210604

這篇只是簡單記錄一下昨天在 ClubHouse 上聽到的討論，前半段是討論 Nature Medicine 那篇論文 [1]，應該很多人都看過了，就不在這篇裡敘述（除非哪天心血來潮想寫一下）。



1.
台灣的 CDMO：台康、永昕產能 2000 L，之前有接洽過 AZ 看能不能代工，但似乎因為量產達不到而不了了之。要擴大量產需要大量資金，需要政府幫忙，like Samsung Biologics。

韓國的 CDMO：1,5000L bioreactor x 8~10

2.
瑞士的疫苗施打率很低，因為買不到，於是和 Moderna 合作，由瑞士公司 Lonza 生產以供內需，徵召碩博士生去做疫苗，月薪七千瑞士法郎，為期三到六個月。

3.
有人問：聯亞有二期三期合併，高端感覺還要很久，為什麼現在都在討論高端，沒有在討論聯亞？

答：因為高端有股票上市吧哈哈 XD

4.
台灣的二期要多少人？當初有人在討論要一千人還是三千人，講一千人想的是還是要三期，擴大到三千人想的是二期過了就直接 EUA。三千人的來源是 FDA 的 safety guideline，TFDA 先設了這個 criteria 後高端和聯亞才把臨床設計做成第二期三千人。

5.
高端計畫在巴拉圭做 1:7 的三期臨床試驗。台灣的二期沒有真的雙盲，三期才有雙盲。二期預計六月解盲，但沒什麼好解盲的，一定是成功的，有抗體就是打疫苗，沒抗體就是打食鹽水，二期只看一點點 efficacy 沒那麼重要，三期看 efficacy 比較重要。

6.
台灣和後來才出來的新冠疫苗會越來越沒有做傳統三期的條件，因此 WHO 前兩天才開會討論 Nature Medicine 那篇 paper [1]，看能不能做 immunobridging，用中和抗體效價取代傳統三期。

7.
台灣好像有兩家公司做 mRNA，但是技術不夠。

8.
mRNA & adenoviral vaccine CQA (critical quality attribute) 應該沒有 biological potency assays，mRNA 所知的 guideline 是看 purity, identity, in vitro expression (WB)。Adenovirus 的話可能是 strain identity, TCID50 assay, qPCR，但是病毒的 batch-to-batch variability 很高，包括用於 gene therapy 的 AAV，不知道各廠是如何確定每個 batch 的品質是一致的。

9.
關於 Nature Medicine 那篇有些 limitations，例如每個疫苗檢測的方法都不一樣、不知道康復者的抗體是感染幾天後的，要怎麼知道康復者體內的哪幾株中和抗體(neutralizaing antibodies)是有保護力的等等。

註：那篇裡面分析的疫苗有 Moderna (mRNA-1273), Novavax (NVX-CoV2373), BioNtech/Pfizer (BNT162b2), Sputnik V (rAd26-S+rAd5-S), Oxfored/AZ (ChAdOx1 nCoV-19), J&J Janssen (Ad26.COV2.S) 和中國的科興疫苗 CoronaVac (inactivated)，中和抗體的分析結果和 Phase III 的差不多，兩支 mRNA 的表現最好，中和抗體也最多，科興的最差，中和抗體也最少。

相關文章：又一篇新冠病毒的小抗體研究

如果真的要做 immunobridging，要用哪些抗體當作 markers 或 reference，每隻疫苗產生的抗體都不太一樣，要怎麼確定有產生那幾株抗體就表示有保護力？如果某個疫苗沒產生那些抗體，就代表沒保護力嗎？之前有研究顯示，不只抗體有保護力，感染後產生的 T cells 也有保護力，這些要包括在內嗎？

相關文章：新冠病毒感染者體內 T 細胞的免疫反應

Moderna 在青少年的臨床試驗上，便是看免疫反應 [2, 3]，但那是因為是同一隻抗體，檢測的方法也是一致的。

10.
Regeneron mAb cocktail 只有兩株抗體 [4]，是從老鼠體內釣出來後再 humanized。



References:

1. DS Khoury et al, Neutralizing antibody levels are highly predictive of immune protection from symptomatic SARS-CoV-2 infection. Nature Medicine (2021)

2. Moderna Press Release / Moderna Announces TeenCOVE Study of its COVID-19 Vaccine in Adolescents Meets Primary Endpoint and Plans to Submit Data to Regulators in Early June (May 2021)

3. UMass Med News / Moderna’s TeenCOVE study of COVID-19 vaccine, with UMMS participants, meets primary endpoints (May 2021)

4. FDA / Coronavirus (COVID-19) Update: FDA Authorizes Monoclonal Antibodies for Treatment of COVID-19 (Nov 2020)

校正回歸才不是蓋牌！

這兩天在吵 #校正回歸，想到去年看 BC CDC 的圖時剛開始也沒看懂，在 VCH 當護士的朋友幫我解釋了一下。剛剛找了一下去年的資料，發現其實 CDC 花了不少功夫在分析(BC CDC COVID-19 Data)，去年三月到六月中幾乎每天都有一個報告。剛開始 symptom onset date 的圖和 date reported to PH 的是合在一起的(Figure 1)，後來分開了(Figure 2-4)。


Figure 1. 去年疫情剛開始時，三月的確診人數和感染人數是放在同一張圖，可以看到確診高峰期和感染高峰期差了兩個禮拜。

台灣過去一年因為確診數少，所以當日確診數有一個就報一個，沒有出現 delay 的問題。BC 省在疫情爆發剛開始也是這樣，每天只有一個確診數字，但沒多久後人數就暴增，症狀出現去檢驗，BC 疾管局檢驗陽性後再報給中央，這樣來來回回的 turnaround time 就要至少一天以上，今天檢驗出來確診的不見得是今天的人數，很可能是幾天前，甚至是一、兩個禮拜前的。之後人數太多就不用再報給中央，BC CDC 驗出來後就可以直接宣布確診。


Figure 2. 實施禁令後，感染人數和確診人數的變化，禁令實施後的結果約一個禮拜後才會看到。

BC CDC 後來把數字分成兩個，一個是當日確診數(Date report to public health)，就是當天回報給 public health (PH) 的確診人數，這個數字是不會變的，當天回報給 PH 的是多少就是多少。另一個是當日症狀出現的人數，也就是當日感染人數(Symptom onset date)，但這個人數會是幾天後的確診人數往回調的，例如 5/22 確診的人，可能是一個禮拜前 5/15 感染的，幾天後出現症狀去檢驗，5/22 檢驗結果確診，這個確診一人除了會加在當日確診數(date reported to PH)之外，還會往回加在 5/15 那天的 Symptom onset date 的人數，所以這個人數在兩週內可能會一直增加，都是之後往回推感染日期後加上去的。

相關文章：新冠病毒(SARS-CoV-2)的檢測 -- qPCR 和抗體

可以看到在去年三月中禁令開始後，感染人數開始下降，但確診人數上升，這個上升是幾天前的感染人數，禁令的效用在一週後才看見確診數下降(Figure 2)。確診人數的高峰期和感染人數的高峰期中間差了約兩個禮拜，感染人數不會立刻知道，都是之後的確診數回推後加上去的，這個 delay 目前觀察到大概都是一個禮拜左右，去年疫情開始暴增的時候大概會 delay 到兩個禮拜吧。台灣過去一年公佈的可能都是以當日感染人數為主，人數少到還可以有行動足跡，這邊人數多到根本不可能這樣，只能先公布當日確診人數，之後再回調感染人數，也就是校正回歸。


Figure 3. 擴大檢驗後確診數增加不少，但感染人數沒有。

How to interpret the epidemic curves: Figure 2 shows the date that a case’s illness started. Figure 3 shows the date the illness was confirmed and reported by the laboratory. There is a delay between the beginning of a person’s illness (symptom onset date) and the date the laboratory confirms and reports the illness (reported date). New cases only have a reported date available and appear on the right of the curve in Figure 3, but their symptom onset would have occurred prior. As information on symptom onset becomes available through public health investigation, cases are expected to appear on earlier dates in Figure 2.

禁令包括：
3/14 春假開始學校關閉
3/16 開始禁止五十人以上的聚會、禁止外國人入境、禁止有症狀者進入加拿大、限制國際班機。
3/17 BC 疾管局宣布緊急命令，所有入境者要自我隔離十四天。
3/18 BC 省政府宣布緊急命令，所有餐飲業者關閉。
3/20 宣布美加邊境關閉，禁止 non-essential travel。
3/21 禁止私人服務業務，包括沙龍和按摩(salons, spas)等等。


Figure 4. 去年五月的時候，開始擴大篩檢，有症狀都可以去檢驗，確診人數有增加，但感染人數持續下降。

疫情剛爆發的時候各項不足，人手不足，檢驗試劑不足，因此只有出現症狀和有接觸史的才驗，外國回來的就是自己在家隔離十四天。如果只是有感冒症狀，但沒有接觸史的，就是待在家到症狀結束，不要出門也不要去看家醫，不會有檢驗，如果有疑慮就打 811。如果症狀嚴重，例如高燒不退或是呼吸困難，就打 911 或是去急診。後來比較上軌道後，檢驗站也增加了後，才擴大到有感冒症狀就可以去檢驗。

BC 去年疫情爆發後三階段的實施措施：

Phase 1 – Public health measures enacted: March 14: Spring break started for most schools; March 16: Mass gatherings public health order implemented (>50 people), entry of foreign nationals banned, symptomatic individuals banned from flights to Canada, international flights restricted to four national airports; March 17: BC public health emergency declared, traveller self-isolation public health order implemented; March 18: Provincial state of emergency declared, food and drink service restrictions public health order implemented; March 20: US/Canada border closed to non-essential travel; March 21: closure of personal service establishments.

Phase 2 – Start of reopening: May 19: Restoration of health services, retail, hair salons, in-person counselling, restaurants, cafes, pubs, museums, libraries, office based worksites, sports, outdoor spaces, and child care. June 1: Students in K-12 return to school on a gradual and part-time basis.

Phase 3 – Continued reopening: June 24: essential travel within BC permitted with reopening of accommodation industry (hotels, motels, RV parks, cabins, etc.), overnight camping in BC parks, motion pictures and television production, and movie theatres.

研發出 AZ 疫苗的公司 Vaccitech

這兩個月鬧得沸沸揚揚的 AZ 疫苗血栓問題，大家可能都知道這支疫苗是英國牛津大學(Oxford University)和生技公司 AstraZeneca 合作研發的，但較少人知的大概是這支疫苗所屬公司是牛津大學的 spinout company Vaccitech ，創立者是牛津大學的教授 Adrian Hill 和 Sarah Gilbert。

Vaccitech 成立於 2016 年，主打的技術是用猩猩的 adenovirus 為載體製作疫苗，他們申請專利的兩個載體為 ChAdOx1 和 ChAdOx2，除了用在這次的新冠疫苗外，他們進入一二期臨床試驗的疫苗還有可以標靶所有 A 型流感和季節性流感的疫苗，以及用於治療的前列腺癌疫苗 [1]。

AstraZeneca plc 是一家英國瑞典公司，1999 年瑞典藥廠 Astra AB 和英國藥廠 Zeneca Group PLC 合併時成立的， 之後陸陸續續也買了不少小公司 [2]，去年本來想買 Gilead，結果被拒絕了 [3]。除了這次和 Vaccitech 合作的 AZ 疫苗，他們大多數為治療癌症的藥物，包括小分子藥物和抗體藥，目標癌症有前列腺癌、肺癌、卵巢癌等等。



Vaccitech 在去年四月時宣布和 AZ 合作大量生產疫苗，兩者為非營利合作 [4]。Vaccitech 2020 年的營收為 $4.8M，但是研發費用就花了 $14.4M，總損失為 $17.7M [5]。之後經歷 AZ 疫苗的臨床試驗劑量搞錯的出包（我覺得會出現劑量搞錯這種錯誤真的很不可思議，不知道是臨床的問題，還是疫苗本身的出廠時的劑量就有問題），到後來的血栓問題、資料給錯，以至於到現在都還沒通過美國 FDA 的核准，Dr. Fauci 日前表示美國應該不需要 AZ 疫苗。AZ 疫苗第一劑的營收為 $275M，相較於輝瑞的 $15B 和 Moderna 的 $18.4B，算是很少 [6]。雖然如此，投資者仍然看好他，主要投資者 Future Planet Capital 在三月時投了 $168M 進去，他也在今年四月底於美國上市了(Nasdaq: VACC)，每股價格為 $17，最後收關價為 $14.10，賣出了六百五十萬股，總金額約 $110.5M [7, 8]。

加拿大開始施打 COVISHIELD (印度廠製造的 AZ 疫苗)後也出現了幾十例血栓和幾例死亡，好幾個省份於五月決定停止施打 AZ。韓國也施打了幾百萬劑 AZ，但是尚未出現血栓問題，不過韓國打的 AZ 疫苗是韓國 SK Bioscience (CDMO) 製造的，不確定是印度廠的問題，還是因為亞洲人出現血栓的機率本來就低很多，亦或是 adenovirus 的問題，因為同樣是用 adenovirus 的嬌生 J&J 疫苗也出現血栓問題。如果一直無法找出打 AZ 疫苗後出現血栓的 risk factors，我覺得用 adenovirus 作為載體這個方法大概就死了，Vaccitech 這個主打用 adenovirus 做為載體的公司，能存活多久呢？我個人應該是不會想投資的。XD



References:

1. Vaccitech News / Phase 2 Clinical Results for Vaccitech’s Universal Influenza A Vaccine
2. Wikipedia / AstraZeneca
3. Bloomberg / AstraZeneca Approaches Gilead About Potential Merger
4. Vaccitech News / Vaccitech and Oxford University announce landmark partnership with AstraZeneca for the development and large-scale distribution of the COVID-19 vaccine candidate
5. WSJ / Shares of Oxford-AstraZeneca Covid-19 Vaccine Startup Trade Down in Debut
6. BioSpace / AstraZeneca Hits Another Bump in the Road to COVID-19 Vaccine Approval in the US
7. Fierce Biotech / Original Vaccitech investor: Biotech no COVID one-hit wonder, as IPO injects $110M for broad pipeline
8. BioSpace / AstraZeneca Vaccine Collaborator Vaccitech Snares $110.5 Million IPO

美國疾管局 CDC 報告 -- mRNA 疫苗預防新冠病毒感染的效力有 80% 以上

US CDC interim estimates -- mRNA 疫苗是否可預防感染新冠病毒？

之前臨床試驗的結果和後來大型接種的結果顯示 mRNA 可以有效預防重症，但並不清楚是否能夠預防感染(infection)或是傳染(transmission)。美國 CDC 前幾天發表了一篇輝瑞 BNT162b2 和 Moderna mRNA-1273 在預防感染效力上的報告，分析的人口為約四千位從未感染過新冠病毒的醫護人員、救難人員、警察和 frontline workers (包括老師、餐廳旅遊業者和零售業者等等服務業人員)，其中有 62.8% 已施打兩劑疫苗，12.1 % 只施打了一劑(62.7% Pfizer, 29.6% Moderna)，時間為去年十二月 vaccine rollout 開始後到今年三月(十三週)，期間每週用 RT-PCR 檢測這些前線人員，不管他們有沒有症狀。



結果：這近四千人中有 205 人感染新冠病毒(RT-PCR 檢測)，其中 87.3% 有症狀，10.7% 則完全沒症狀。



換算成感染率的話，在未打疫苗的人中，感染率為 1.38 per 1000 person-days，已施打兩劑疫苗得為 0.04，而只施打一劑的則是 0.19。也就是說，施打兩劑疫苗可以預防感染的效力高達 90%，就算只打了一劑也有 80% 的效力。

總結：不管施打一劑或兩劑 mRNA 疫苗，預防感染新冠病毒的效力都有至少 80% 以上，可以預防感染也意味著可以預防傳染，這對控制疫情很重要。


相關文章：Pfizer/BioNtech 的新冠疫苗 -- 關於施打一劑後的研究、mRNA 疫苗的崛起



Articles:

ASM / Real World Effectiveness of Pfizer and Moderna Vaccines: Microbial Minutes (April 15, 2021)

US CDC MMWR / Interim Estimates of Vaccine Effectiveness of BNT162b2 and mRNA-1273 COVID-19 Vaccines in Preventing SARS-CoV-2 Infection Among Health Care Personnel, First Responders, and Other Essential and Frontline Workers — Eight U.S. Locations, December 2020–March 2021

Pfizer/BioNtech 的新冠疫苗 -- 關於施打一劑後的研究

這兩篇是關於 Pfizer / BioNTech 疫苗的，其中一篇是以色列的施打結果。大家也知道以色列打疫苗神速，到今年二月中為止已有超過百萬人施打了輝瑞疫苗，在去年十二月到今年二月中期間，他們收集了施打疫苗後的 21 天內，病毒測試為陽性的約五千人的 RT-qPCR 結果。結果顯示在施打第一劑 12-37 天後的病毒量比施打十一天後低很多，也比沒施打疫苗的低惹 2.8 到 4.5 倍。不過這篇比的是平均病毒量，如果可以再細分說打了第一劑後，感染後的最高病毒量是多少(因每個人個情況不一樣，病毒量最高的那一天)，跟沒打疫苗的，感染後的最高病毒量是多少，也許更可以說打了疫苗後，可以使感染後體內病毒不會大量繁殖，病毒量會在一個不會有症狀也無法傳染的範圍。

另一篇則是關於得過新冠病毒後，是不是只打一劑輝瑞疫苗後就夠了，這樣就可以把疫苗發給更多的人。這個研究是南加州的醫學中心做的，參與者的年齡層是 29 歲到 55 歲左右，六成為女性。分析的抗體量為第一劑疫苗前到疫苗後的前三天、第一劑後的一到三週，還有第二劑後的一到三週。要怎麼知道之前是否感染過呢？他們是測體內抗 SARS-CoV-2 N protein 的抗體，因為 Pfizer 只表現 Spike protein，所以不會產生 anti-N protein 的抗體。分析結果顯示，感染過的患者，體內的 anti-N 和 anti-Spike IgG 抗體不管在哪個時間點都比較高，有趣的是他們的 anti-S RBD IgG 只比打過第一劑、沒感染過新冠病毒的人低一點而已。另外，感染過的患者在打了第一劑後的 anti-Spike RBD IgG 和打了兩劑疫苗但沒感染過的人差不多，疫苗但沒感染過的人差不多，中和抗體測試的結果也一樣。

也就是說：
1. 感染過新冠病毒的抗體量 vs. 沒感染過，但打了一劑疫苗的抗體量 --> 前者稍微低一點
2. 感染過新冠病毒 + 打了一劑疫苗的抗體量 vs. 沒感染過，但打兩劑疫苗的抗體量 --> 沒顯著差異
3. 感染過新冠病毒 +/- 疫苗 vs. 沒感染過 +/- 疫苗 --> 前者比後者多

另外，感染過新冠病毒的人在打了第一劑後的疫苗反應(畏寒和發燒)比沒感染過的頻率高，而沒感染過的人，第二劑的疫苗反應(頭痛、暈眩)比第一劑高。

這個結果顯示，得過新冠病毒的人打一劑就夠了。不過，這篇研究沒特別說感染過的人之多久前感染的，最短可能是一週前得，最長 .... 不知道，不過如果有人是兩個月前染感的的話，也就是說兩劑之間可以隔兩個月還有效？分析一下患者得過的時間點，應該可以推出兩劑之間最長可以隔多久。



References:

M Levine-Tiefenbrun et al, Initial report of decreased SARS-CoV-2 viral load after inoculation with the BNT162b2 vaccine. Nature Medicine (2021)

JE Ebinger et al, Antibody responses to the BNT162b2 mRNA vaccine in individuals previously infected with SARS-CoV-2. Nature Medicine (2021)

又一篇新冠病毒的小抗體研究

這集的標題雖然是駱馬的小抗體(nanobodies)，但前半個小時是討論中國的 CoronaVac，同時他們也收到很多 email 詢問為什麼美國不也做 inactivated virus vaccine。



第一個用病毒做的疫苗是 Edward Jenner 的天花疫苗(smallpox, 1798)，為 inactivated Vaccinia virus。第二個 Pasteur 的狂犬病疫苗(rabies, 1885)，再來是黃熱症疫苗(yellow fever, 1935)和流感疫苗(influenza, 1936) [1]，流感疫苗剛開始是給軍方用，因為在第一次世界大戰時美軍人力因流感而有所損失 [2]。

至於為什麼美國不用病毒做新冠病毒的疫苗呢？他們解釋是美國已經研發其他種類的疫苗很久了，包括 mRNA 疫苗和 subunit 疫苗，所以可以直接拿來用，加上大藥廠已經砸很多錢在研發新型疫苗，因此拿來研發新冠病毒疫苗相對來講反而是比較簡單的。另一個可能原因是用病毒做疫苗需要用到 BSL3 的實驗室，不方便大量生產。

關於中國的 CoronaVac，他們提到 inactivated virus vaccine 通常是用 UV 或福馬林(formalin)去 inactivate viruses，但中國的這支疫苗是用 β-propiolactone (C3H4O2)，雖然它也被用來 inactivate viruses，不過它會和蛋白質反應，可能會改變蛋白結構，而且最近有幾篇研究顯示 β-propiolactone 會使 Spike 的 S1 脫離 [3, 4]，而可讓免疫系統產生中和抗體的 RBD 就在 S1，如果新冠病毒疫苗少惹 S1，那疫苗效用還剩多少？另外，如果要做 inactivated viruses，也會先評估用來 inactivate 的物質會不會改變病毒結構，是否每個 batch 的品質都穩定一致。之前的疫苗之所以用 inactivated viruses，是因為當時那個年代的技術就只能用 inactivated viruses，並不是因為它比較安全，如今的科技使疫苗不再局限於用 inactivated viruses。

相關文章：近期和新冠病毒抗體相關的研究

裡面還有一段對話滿好笑的(30:25)，CoronaVac 的臨床實驗是 Phase I/II 合在一起，通常是 Phase I 安全測試過了以後，換一批測試者做 Phase II。SinoVac 是一二期一起做，第一期只有七天，七天後如果沒出現問題就進入 Phase II [5]。然後其中一位就說，因為是用 inactivated viruses，如果真的有問題的話，七天後試驗者可能就掰掰了，既然七天後沒人死，就表示疫苗算是安全的。XD

(33:50) "... that the Chinese government enlisted army personnel for at least one of the phases for their trial and I thought we were critical of that for a while, but I think that's no longer a criticism."

".... yeah, we got a lot of pushback from people in China who said this is often done and it is often done, but they said it was licensed and it was actually a Phase II trial, so they should have just said it's a Phase III trial, right? instead of saying it was licensed for you."

"I think the issue there was is it okay to do that in troops, ..... I think I pointed out the U.S. can't exactly get on a moral high horse about what's been done."

還有一段莫名戳中我的笑點，是討論到 Phase III 是在中國、巴西和土耳其做的，最近還加了印尼。

(44:10) "I don't think they had enough cases in China to do the Phase III, right?"

"I think because at that point the pandemic was really under control such through lockdowns in China, they were actually having a hard time getting cases for their clinical trials, but uhh unfortunately, plenty of other countries had plenty of cases."

之後駱馬小抗體的部分是討論德國研究團隊於上個月發表在 Science 的研究。之前有提過駱馬除了正常的 IgG，還有一種只有 heavy chain 的抗體 HCAb，以及釣出小抗體的噬菌體展示(phage display)。

相關文章：Phage display 和小抗體製造

在這篇之前，德州大學(U Texas)也在去年發表過他們抗 SARS 的小抗體，他們是把 SARS Spike 打入駱馬體內，然後釣出小抗體，經過 cyro-EM 分析發現效果最好的小抗體 VHH-72 是把 Spike RBD 固定在某個 conformation，使它無法動。他們把這個小抗體測試在假新冠病毒上(pseudovirus)，發現它也可以抑制新冠病毒。

相關文章：從駱馬體內得到的新冠病毒小抗體

德國的這個研究則是把新冠病毒的 Spike RBD 和用福馬林去活性過的新冠病毒打入駱馬後釣出小抗體，然後測試這些小抗體的中和效用(neutralizing activity)，發現其中一株中和效果最強的小抗體 VHH E 的 IC50 可到 60 nM [6]。VHH E 和其他小抗體不太一樣，它的 CDR3 特別長，雖然和 ACE2 結合的點和之前發現的小抗體 CC12.3 和 H11-D4 相同，但方向不一樣。之前研究發現，Spike RBD trimer 通常處在一個 up & down conformation 平衡的一個狀態，較常發生的狀態是沒有或三個中只有一個 RBD 處於 up conformation。雖然三個 RBD 都為 up conformation 的狀態很少見，但只有 up conformation 才可以和 ACE2 結合，只是不知道需要幾個 RBD 為 up conformation。

他們用 cryo-EM 分析 VHH E 和 ACE2 結合的狀態，發現和 VHH E 結合的大多是三個 RBD 都為 up conformation，並且各和一個 VHH E 結合，顯示 VHH E 會把 RBD 固定在 3-up conformation，而且一旦結合，RBD 就無法變回 down conformation。不免俗的，也要試試把兩、三個 VHH 連在一起看看效果會不會更好，當然也是用常用的 (GGGS)3 linker，結果發現 IC50 可以降到 pM range (930 pM for VHH EE, 520 pM for VHH EEE)。這篇研究和其他不同的地方是他們還有測試哪些突變會逃過 VHH 的中和作用，有趣的是如果某個突變可以逃過某個 VHH，大多的情況是它會對其他 VHH 更敏感，所以如果把兩個不同的 VHH 結合在一起，便沒有突變可以逃過 VHH。相反的，雖然 VHH EEE 有很強的中和作用，single mutantion 就可以讓病毒逃掉。



References:

1. S Plotkin, History of vaccination. PNAS (2014)

2. US CDC / Influenza Historic Timeline

3. Y Cai et al, Distinct conformational states of SARS-CoV-2 spike protein. Science (2020)

4. AV Letarov et al, Free SARS-CoV-2 Spike Protein S1 Particles May Play a Role in the Pathogenesis of COVID-19 Infection. Biochemistry (2020)

5. Z Wu et al, Safety, tolerability, and immunogenicity of an inactivated SARS-CoV-2 vaccine (CoronaVac) in healthy adults aged 60 years and older: a randomised, double-blind, placebo-controlled, phase 1/2 clinical trial. The Lancet (2021)

6. P Koenig et al, Structure-guided multivalent nanobodies block SARS-CoV-2 infection and suppress mutational escape. Science (2021)

新冠病毒患者的免疫力可維持超過半年

根據感冒冠狀病毒和流感病毒的經驗，大多數人都認為人類體內對抗新冠病毒的免疫保護可能很短，大概感染後半年左右抗體就會降到測不到，尤其是無症狀和輕症的患者可能感染後抗體量本來就不高，不過到底可以維持多久呢？這個資訊可以讓我們預測疫苗提供的免疫保護持久力。從疫情開始至今也一年了，各國的資料也收集得差不多了吧。XD

La Jolla Institute 的研究團隊之前已經發表了兩篇相關研究，他們先是分析健康個體和 COVID-19 康復患者的血清，發現所有康復患者都有可辨識新冠病毒 Spike protein 的 CD4+ (helper) T cells，T cells 的反應程度和 IgG 量成正向相關，七成的康復患者有可對抗新冠病毒的 CD8+ (killer) T cells，而且反應強烈。康復患者除了帶有可辨識 Spike protein 的免疫細胞外，他們也帶有可辨識其他病毒蛋白的 T cells，像是 M protein 和 N protein。另外，他們也分析了疫情前採集到的血清，同樣帶有可辨識新冠病毒的 T cells。

相關文章：新冠病毒感染者體內 T 細胞的免疫反應

「他們檢測了於 2015-2018 年採樣到、沒有感染過新冠病毒的血液檢體，結果發現其中有 40% - 60% 含有可以辨識新冠病毒的 helper T cells，不過和康復患者不同的是他們的 T cells 反應雖然也是以 Spike 為主，但幾乎沒有對 N protein 或 M protein 有反應的 T cells，次主要的是 NSPs (non-structural proteins)。而之所以會有這些 T cells，可能是因為這些人之前感染過其他種類的冠狀病毒，cross-reactivity 使他們體內也有能辨識新冠病毒的 T cells。研究者們認為這是之前感染其他四種引起感冒症狀的冠狀病毒時產生的，因為這些血液檢體裡都有針對至少其中三種常見冠狀病毒的 T cells，血清檢測也顯示全部都有 HCoV-OC43 和 HCoV-NL43 Spike protein 的 IgG 抗體，表示大多數人都感染過常見的四種感冒冠狀病毒，而且至少感染過超過三種，而這也可能是為什麼大部分的人感染到新冠病毒後都只是輕症或無症狀。」

註：常見的四種感冒冠狀病毒為 NL63, 229E, OC43 和 HKU1。

在之後發表在 Science 研究裡，他們則是分析是哪些病毒片段使 CD4+ T cells 有 cross-reactivity，讓未感染個體的免疫系統能夠對新冠病毒有反應。

相關文章：抗新冠病毒的 T cells 和抗感冒冠狀病毒的有 cross-reactivity

在之前的研究裡，他們以分析 CD4+ T cells 的反應為主，而他們這個月發表的研究，三種 adaptive immunity 都分析了 -- CD4+ (helper) T cells, CD8+ (killer) T cells, memory B cells。在他們分析的近兩百位患者包括了無症狀患者、輕症、中度和重症患者，不過大多數(93%)為不需住院的輕症患者，年齡為 19 歲到 81 歲。其中有些患者的提供不同時期的血清檢體，間隔大約幾個月採集一次，其中有 63 個檢體是感染後超過半年後採集的。

他們分析了血清內的抗體後，發現九成患者的 anti-Spike IgG 可以六到八個月都穩定存在著，anti-nucleocapsid IgG 也差不多持續八個月穩定存在著，中和抗體主要為 anti-Spike RBD IgG，90% 患者的中和抗體也是穩定存在六到八個月。產生抗 Spike 抗體的 memory B cells 比症狀出現一個月後更多，倒是 CD4+ (helper) 和 CD8+ (killer) T cells 減少，存活週期(half-life)約為三到五個月。那生產抗體的 memory B cells 呢？他們發現患者體內針對新冠病毒的 memory B cells 在症狀出現後的 120 天內持續增加，之後呈現一個 plateau 的狀態。針對 Spike 的 memory B cells 中有約 10%-30% 是特別針對 Spike RBD。RBD-specific memory B cells 的狀況也差不多，不過可以早在症狀出現後十六天左右就開始持續增加，並且持續增加四到五個月。未感染者體內則幾乎沒有 Spike-specific memory B cells。既然有 anti-N protein 的抗體，當然就會有生產它的 nucleocapsid-specific memory B cells，也同樣是症狀出現後的四到五個月內持續穩定增加。

再來是 memory T cells。大約 70% 的患者在症狀出現後一個月(20-50 days)開始測得到針對新冠病毒的 memory CD8+ T cells，目標蛋白有 Spike, Membrane (M), Nucleocapsid (N) 和 ORF3a，其中約有 50% 患者體內的 CD8+ T cells 在六個月後仍穩定存在著，在感染後一個月，約有 93% 的患者可以測得到針對新冠病毒的 CD4+ T cells，目標蛋白除了 Spike, M, N, ORF3a 外，還有 nsp3，在六個月後體內 CD4+ T cells 仍穩定存在的患者有 92%。Spike-specific (CD4+ / CD8+) T cells 的穩定存在情況和針對新冠病毒的 T cells 類似，同樣可以穩定存在六個月以上。

最後，他們比較了免疫系統裡的其中五樣指標，看看他們維持多久。他們比較的五樣為 RBD IgG, RBD memory B cells, Spike IgA, total SARS-CoV-2-specific CD8+ T cells 和 total SARS-CoV-2-specific CD4+ T cells，因為這五樣在免疫保護力中扮演著重要角色。他們發現，大多數人(64%)在症狀出現後一到兩個月內，這五樣都穩定存在著，但在五到八個月後，這五樣在體內仍穩定存在的只剩 43%。不過呢，雖然五樣都降的人站了以半以上，但有 95% 的人在五到八個月後，至少有三樣仍穩定存在著，也就是說抗新冠病毒的免疫力並沒有之前以為的短，至少能夠維持半年以上，算是個好消息。

La Jolla 的研究已輕症為主，去年年底英國有個研究則是針對感染後無症狀或輕微症狀的醫護人員。倫敦醫院從去年三月底疫情爆發初期就開始每週驗 PCR 和血清，檢測和分析他們在英國封城後十六到十八週的 T cells 和抗體反應。

他們分析了倫敦醫院醫護人員的 T cells 和抗體，發現他們的 T cells 對新冠病毒 Spike 有反應的比例不高，只有 49%，反而對 N protein (neucleocapsid) 有反應的比例高達 85%。相較之下，疫情前的控制組對 Spike 和 N protein 有反應的比例為 29% 和 12%。不意外的，和 La Jolla 研究團隊的結果類似，未感染者血清也測得到對新冠病毒有反應的 T cells，不過到底是新冠病毒的哪個蛋白片段和感冒冠狀病毒有 cross-reactivity，是否和 La Jolla 研究團隊的結果一樣，則需要進一步的分析。

那抗體呢？有 97% 有抗 S1 IgG 或抗 N protein IgG/IgM，而且有 89% 的抗體是有抑制病毒作用的中和抗體，不過無症狀或輕微症狀患者的抗體量比症狀明顯的患者低。之前有研究顯示，新冠病毒患者的抗體量降的很快，可以在幾週內就降到測不到，不過有的研究卻顯示可以維持幾個月，而在這個研究顯示，是不管是無症狀、輕微症狀還是症狀明顯的患者，他們的中和抗體量在這 16 到 18 週中都維持固定的量，並沒有減低。另外，有趣的是五十歲以上的醫護人員中，有八成的中和抗體量很高(IC50 >200)[註]；相對的，24 歲到 49 歲有高中和抗體量的比例為 58%。

註：中和抗體量 IC50 = 0-49 為測不到，50-199 為低，200+ 為高。

那抗體和 T cell 反應是否有關聯，是否有抗新冠病毒 T cell 反應的人就有抗體，或是抗體量比較高呢？似乎關沒有絕對的關聯性，而這也和之前的研究結果類似，有不少人沒抗新冠病毒的抗體，但卻帶有對新冠病毒有反應的 T cells。

結論：目前看來，新冠病毒患者體內的抗體、生產抗體的 B cells，和前線對抗感染的 T cells 都可穩定存在五到八個月。


Publications:

CJ Reynolds et al, Discordant neutralizing antibody and T cell responses in asymptomatic and mild SARS-CoV-2 infection. Science (2020)

JM Dan et al, mmunological memory to SARS-CoV-2 assessed for up to 8 months after infection. Science (2021)

RJ Cox & KA Brokstad, Not just antibodies: B cells and T cells mediate immunity to COVID-19. Nature Reviews Immunology (2020)

未感染新冠病毒的人也有抗體

之前已有好幾篇研究顯示，未感染者體內有抗新冠病毒的免疫 T cells，有可能是因為和其他的冠狀病毒有 cross-reactivity。這篇研究用 flow cytometry 分析了未感染者和患者抗冠狀病毒 Spike protein 的三種抗體 IgA, IgM 和 IgG，想知道新冠病毒和感冒冠狀病毒之間 cross-reactivity 程度有多少。

相關文章：未感染過新冠病毒或 SARS 的人也有對抗新冠病毒的 T cells

冠狀病毒的 Spike protein 分成 S1 和 S2 兩個 domains，S2 在冠狀病毒間的相似度比較高，叫有可能是 cross-reactivity 的來源。他們的 competitive binding assays 結果顯示，未感染者和患者的血清抗體間的 cross-reactivity 主要在於 S2。跟未感染者的抗體相較，患者血清內的抗體免感度(sensitivity)和專一性(specificity)比較高。

相關文章：抗新冠病毒的 T cells 和抗感冒冠狀病毒的有 cross-reactivity

這種 cross-reactivity 有多普及呢？他們分析了疫情前 2011 年到 2019 年時收集的血清，和新冠病毒患者的血清做比較。結果顯示冠狀病毒間的 cross-reactivity 在年輕族群中比較普遍，2011 年到 2018 年間，十六歲以下的健康個體約有 50% 的血清內有可辨識新冠病毒 Spike 的 IgG，17 - 25 歲之間只有 2%；2019 年採集的中年族群的血清，約有 8% 有低量的、可辨識新冠病毒 Spike 的 IgG。例外，新冠病毒患者血清內同時有可辨識 Spike 的 IgG, IgM 和 IgA，而未感染者的則主要為 IgG，沒有 IgM 和 IgA，重要的是未感染者血清內的抗體具有中和新冠病毒的效力。



Paper:

KW Ng et al, Preexisting and de novo humoral immunity to SARS-CoV-2 in humans. Science (2020)

抗新冠病毒的合成小抗體 sybodies

之前美國德州大學的研究團隊首先發表 Spike protein cyro-EM structure 後不久，又發表了一篇從駱馬身上釣出抗新冠病毒的小抗體 nanobodies。

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nanobodis 是什麼呢？駱馬和鯊魚體內除了有普通的 IgG 之外，還有一種只有 heavy chain 的小抗體 HCAbs，其辨識抗原的 Fv (variable region)為 VHH，又稱為 nanobodies，近幾年因為體積小，相較傳統 IgG 易純化，開始受到注目。

相關文章：關於抗體和抗體藥的一些小知識

駱馬和鯊魚體內產生的小抗體是天然的，需要先把抗原打進駱馬體內，等牠們產生抗體後，從牠們的免疫細胞內抽出抗體的基因序列製造成 libraries，再用噬菌體展示(phage display)的技術釣出抗抗原的小抗體，這個普遍抓抗體的方法雖然不難，但費時費力，而且你需要先找到駱馬用 XD。

相關文章：Phage display 和小抗體製造

2018 年的時候，瑞士蘇黎世大學的研究團隊研發了三個針對細胞膜蛋白(membrane proteins)不同面的人造合成小抗體 libraries，這三個 libraries 的不同主要在於 CDR3 的長度，不同的長度會和蛋白表變不同的地方結合[註1]，而從這些 libraries 釣出來的合成小抗體(synthetic nanobodies) 稱為 sybodies。

註1：他們把這三個 libraries 稱為 concave, loop, convex。Concave 的 CDR3 比較短，只有六個氨基酸長，主要透過它們 concave surface 和抗原結合。 Loop 的 CDR3 則是中長度(12 a.a.)，是一個 loop 的形狀，可以進到接受器(receptor)的 cavity 而結合。Convex 的 CDR3 最長(16 a.a.)，會形成一個 hydrophobic core 和抗原結合。


Figure / Selection of sybodies against membrane proteins within three weeks (Zimmermann et al, eLife 2018)

EMBL Hamburg 的研究團隊這個月在 Nature Comm 發表了他們的研究，他們從三個 sybody libraries 裡共釣出 85 個合成小抗體，純化了其中 62 個後，檢測了它們的 binding affinity，其中有六個和 Spike RBD 結合力很強，Kd 範圍約為 10 nM - 60 nM，其中以 Sb23 這株小抗體最強。

小抗體的結合力強，那是否有抑制病毒的作用呢？他們掃了 36 個小抗體，測試它們的中合力(neutralizaiton activity)，發現其中十一個小抗體的 IC50 < 20 ug/ml，六個的 IC50 < 5 ug/ml，Sb23 的 IC50 則只有 0.6 ug/ml (48 pM)，當它和 Fc 接在一起後，IC50 可達到 0.007 ug/ml (0.56 pM)，未來有望用於治療。

IC50 用 ug/ml 來表示真是不習慣啊，於是我把它換算成 pM 惹。

Sb23 (MW = 12.5 kDa)
QVQLVESGGGLVQAGGSLRLSCAASGFPVESENMHWYRQAPGKEREWVAAIYSTGGWTLYADSVKGRFTISRDNAKNTVYLQMNSLKPEDTAVYYCAVQVGYWYEGQGTQVTVS



Articles:

EMBL Press release / cientists identify synthetic mini-antibody to combat COVID-19

TN / Synthetic Mini-Antibody Binds to and Neutralizes SARS-CoV-2 (Nov 2020)

Addgene blog / No Llamas Required - Synthetic Nanobodies Against Membrane Proteins (June 2020)



Papers:

 TF Custodio et al, Selection, biophysical and structural analysis of synthetic nanobodies that effectively neutralize SARS-CoV-2. Nature Comm (2020)

I Zimmermann et al, Synthetic single domain antibodies for the conformational trapping of membrane proteins. eLife (2018)

抗新冠病毒的 T cells 和抗感冒冠狀病毒的有 cross-reactivity

另外兩篇關於 T cells 對新冠病毒反應的研究，一篇是分析健康個體和新冠患者的 T cells，一篇是分析未感染者體內對新冠病毒有反應的 T cells，看看他們和普通感冒的冠狀病毒是否有 cross-reactivity。

刊在 Science 的那篇之前已經有一篇發表在 Cell，同樣是分析健康個體和 COVID-19 康復患者的血清，然後發現所有康復患者都有可辨識新冠病毒 Spike protein 的 CD4+ (helper) T cells，T cells 的反應程度和 IgG 量成正向相關，然後七成的康復患者有可對抗新冠病毒的 CD8+ (killer) T cells，而且反應強烈。康復患者除了帶有可辨識 Spike protein 的免疫細胞外，他們也帶有可辨識其他病毒蛋白的 T cells，像是 M protein 和 N protein。

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在之前的研究裡，他們同樣也分析了疫情前採集到的血清，同樣帶有可辨識新冠病毒的 T cells。

「他們檢測了於 2015-2018 年採樣到、沒有感染過新冠病毒的血液檢體，結果發現其中有 40% - 60% 含有可以辨識新冠病毒的 helper T cells，不過和康復患者不同的是他們的 T cells 反應雖然也是以 Spike 為主，但幾乎沒有對 N protein 或 M protein 有反應的 T cells，次主要的是 NSPs (non-structural proteins)。而之所以會有這些 T cells，可能是因為這些人之前感染過其他種類的冠狀病毒，cross-reactivity 使他們體內也有能辨識新冠病毒的 T cells。研究者們認為這是之前感染其他四種引起感冒症狀的冠狀病毒時產生的，因為這些血液檢體裡都有針對至少其中三種常見冠狀病毒的 T cells，血清檢測也顯示全部都有 HCoV-OC43 和 HCoV-NL43 Spike protein 的 IgG 抗體，表示大多數人都感染過常見的四種感冒冠狀病毒，而且至少感染過超過三種，而這也可能是為什麼大部分的人感染到新冠病毒後都只是輕症或無症狀。」

註：常見的四種感冒冠狀病毒為 NL63, 229E, OC43 和 HKU1。

這和後來瑞典，以及 Duke-NUS 的研究結果相似，未感染者的體內有可辨識 Spike 和 NSPs 的 T cells，但是極少有可辨識 N protein 的。那這些對新冠病毒有反應的 T cells 是哪裡來的呢？是因為感染過感冒冠狀病毒而得來的嗎？如果是的話，表示抗普通冠狀病毒的 T cells 和抗新冠病毒的 T cells 是有 cross-reactivity 的。他們後來發表在 Science 的這篇研究，就是分析未感染者體內的 T cells 可辨識的新冠病毒蛋白有哪些，另一篇德國研究團隊發表在 Nuture 也做了類似的分析。（德國的這篇之前已先發表在 medRxiv）

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他們用 2018 年採樣到的血清去掃新冠病毒的蛋白片段，看對哪些片段有反應，大部分對病毒蛋白有反應的為 CD4+ T cells，少數為 CD8 T cells，和之前的研究結果一致。用來測試 T cells 反應的病毒片段分為兩組，一組是 Spike 的片段，一組是非 Spike 的片段，能被 T cells 辨識的片段大約是個一半。T cells 有反應的 Spike 那一半只有 11% 的目標是 RBD，而非 Spike 的那一半則大多是 NSPs，並且沒有對 M proteins 有反應的。相較之下，COVID-19 患者的 CD4+ T cells 則是對 M proteins 有強烈反應。

ok, 那這些疫情開始前一年的血清到底是為什麼有抗新冠病毒蛋白的 T cells？到底是不是因為和其他普通的感冒冠狀病毒有 cross-reactivity？他們發現這些血清裡的 T cells 都對常見的感冒冠狀病毒有反應，包括了 NL63, OC42 和 HKU1。另外，有 57% 的 cross-reactivity 在於那些蛋白片段有 >67% 的相似度。

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下面這個 podcast 是對這篇研究的討論：Immune 34 - Coronavirus cross-reacting T cells



如果對免疫細胞實驗不了解的，podcast 裡解釋滿清楚的，下面幾點是我筆記到的：

1. 未見識過新冠病毒的 naive T cells 被新冠病毒的蛋白片段刺激後(1st boost)，會轉變成 memory T cells，memory T cells 如果再度接受刺激(2nd boost)，則會快速繁殖(proliferation)，因此如果未感染者血清內的免疫細胞接受新冠病毒的蛋白片段刺激後便快速繁殖，表示他們體內已有可辨識新冠病毒的 T cells。

2. MHCI 和 MHCII 辨識的 peptide 長度不一樣，MHCI 主要表現在 CD8+ T cells，能夠抓到 peptide 長度是 8-10 個氨基酸；MHCII 表現在 CD4+ T cells，辨識的則是 13-18 個氨基酸長，因為他們用的 peptide 長度是 14-15 個氨基酸長，所以抓到的主要是 CD4+ T cells，這並不表示未感染者體內沒有 anti-Spike CD8+ T cells，而是這個實驗設計本身就是以釣出 CD4+ T cells 為主。

3. 因為人體內的 CD4+ T cells 有兩種：未見識過新冠病毒的 naive T cells 和見識過新冠病毒的 memory T cells，如果這些 2018 年採集的、未感染過新冠病毒的血清內有可辨識新冠病毒的 T cells 是因為和其他冠狀病毒的 cross-reactivity 而產生的，則需要確定它們是 memory T cells，怎麼確定？Naive T cells 和 memory T cells 表面的 markers 不一樣，所以可以用來辨識是哪種。

德國的那個則是比較了 COVID-19 患者的血清和健康個體的 T cells 對新冠病毒的反應，83% 的患者對 Spike 有反應，35% 的健康個體對 Spike 有反應（健康個體的 PCR 和血清檢驗為陰性）。雖然 COVID-19 患者和健康個體的 T cells 都可以辨識 Spike，但是有些差別。COVID-19 的 T cells 對 Spike S1 和 S2 domain 的反應程度差不多，但健康患者對 C-terminal 的 S2 反應比較強烈，而這個部分和其他常見的感冒冠狀病毒相似度很高，於是他們測了健康個體血清裡的抗體，發現所有健康個體都帶有常見的冠狀病毒，而且是四個全帶。這也可能是為什麼小朋友不易感染新冠病毒，因為學校不時有感冒冠狀病毒傳來傳去，大部分的小朋友應該都有抗冠狀病毒的免疫細胞惹。XD

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「當時參與研究的志願者中，只有 11% 體內沒有抗體，顯示在當時的年代(1961-1977)，這株冠狀病毒非常普及。當一年後再讓這些志願者感染這株病毒，看看抗體是否還有保護作用，發現抗體對同株的病毒有保護作用，但對相近病毒(也就是同樣是 alphacoronavirus，但是不同病毒株)只有部分的保護作用。後來有篇研究(Callow et al, 1990)顯示，如果體內抗體量不夠的話，229E 的康復患者可被二次感染。參與此研究的志願者在感染病毒一週後，IgG 開始上升，然後在十四天時達到高峰，一年後再測的時候抗體量仍然比感染前高，當再一次接受感染挑戰的時候，雖然約有一半的人被二次感染，但都沒有症狀。另外，第一次感染的時候，在前五到六天都測得到病毒，而二次感染時，只有前兩天測得到病毒，顯示病毒被清掉的很快。」



所以，到目前大概知道了什麼？

1. 未感染的健康個體雖然沒有抗新冠病毒的抗體，但是有可辨識新冠病毒的 T cells。COVID-19 患者的 T cells 幾乎對所有新冠病毒的蛋白都有反應，包括 Spike, M & N proteins，以及 NSPs，但未感染者則是以 Spike 和 NSPs 為主，對 N 沒什麼反應。

2. 有的原因很可能是因為感染過常見的感冒冠狀病毒，體內已有抗冠狀病毒的 T cells，由於有 cross-reactivity，因此這些 T cells 也可以辨識新冠病毒。

3. Cross-reactivity 的部分目前知道的可能有 Spike S2 和一些 NSPs，homology 可能要高於 67%，cross-reactivity 才會比較高。


未感染者體內雖然有可辨識新冠病毒的 CD4+ T cells，但並不表示它們有保護作用，因為他們是 helper T cells，並沒有消滅病毒或感染細胞的實質功能，所以我還滿想知道未感染者體內是否有 CD8+ T cells。



原論文：

J Mateus et al, Selective and cross-reactive SARS-CoV-2 T cell epitopes in unexposed humans. Science (2020)

J Braun et al, SARS-CoV-2-reactive T cells in healthy donors and patients with COVID-19. Nature (2020)

不需用細胞和病毒的中和抗體檢測

快速抗體檢測，這是之前新加坡大學和 Duke University 合作的那個，他們測的是體內的中和抗體(neutralizing antibodies)，就是可以和病毒結合，使它不能感染細胞，有抑制病毒作用的抗體。

要測體內是否有中和抗體，需要做抗體中和檢測(virus neutralization test, VNT)，簡單來說就是把抗體和病毒先混在一起 incubate，一個小時後再把抗體和病毒的混合物來拿來感染細胞，看看感染率有多少。中和抗體越多，可以抑制的病毒也就愈多，感染的細胞也就越少。通常這種檢測用的是原本的、活的病毒，所以要測新冠病毒的中和抗體的話，用的就是新冠病毒，不過如果要用新冠病毒，就需要 BSL3 的實驗室。在這篇論文裡，他們用的方法是 surrogate VNT (sVNT)，不需要用活的病毒，也不需要細胞，所以在 BSL2 實驗室就可以做，而且論文說他們在新加坡(n=175)和中國(n=50)的患者群身上測試結果，99.93% specificity (準確度) & 95-100% sensitivity (敏感度)。



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不用病毒，也不用細胞，要怎麼測試呢？因為我們已經知道新冠病毒感染是透過它的 spike protein RBD (receptor-binding domain) 和人類細胞表面的接受器 ACE2 結合而進入細胞的，所以他們認為只要在 ELISA plate 上測試就可以了，看了論文裡的圖示，其實就是普通的 ELISA，把 ACE2 coat 在 ELISA 上面，當作是細胞表面，然後把患者血清和 RBD 混合，RBD 已經是 HRP-conjugate，之後再把混合後的 Ab/RBD-HRP 加到 ACE2-coated ELISA plate，最後測訊號看看有多少 RBD 和 ACE2 結合，訊號越低的就表示血清裡中和抗體的含量越高。

他們還和兔子、老鼠、駱馬和人類的其他十五個 mAb 做比較，看看他們的 sVNP 是否能分別出普通抗體和有中和作用的抗體，結果顯示那些 mAb 在他們的 sVNP 檢測裡只有微弱的中和病毒的效用，有的甚至沒有，表示 sVNP 測到的是中和抗體的含量，而不是所有抗新冠病毒的抗體 [註]。

註：並不是所有抗新冠病毒的抗體都是中和抗體，有抑制病毒的效用，之前有研究顯示只有 anti-Spike S1 和 anti-Spike RBD 的抗體有抑制病毒的效用。

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除此之外，論文裡說他們的 sVNT 測的是所有中和病毒的 isotypes，也就是包括 IgG 和 IgM，不像其他大多數的抗體檢測，只有測 IgG 或 IgM。他們用了不同濃度的 IgM 和 IgG 抗體去測，都可以測到中和抗體，即便 IgG 和 IgM 量都很低，也可以測出中和抗體 70-90% 的抑制功效，表示他們的 sVNT 的敏感度很高。另外，他們也試了不同動物的中和抗體和普通抗體，也就是把 RBD 或整顆病毒打入動物體內，被打入 RBD 的動物體內產生的抗體便都會是有抑制效用的中和抗體，打入整顆病毒的可能只有部分是中和抗體，結果顯示皆可測到中和抗體，不過被打入 RBD 的動物血清抑制病毒的效力比較高。

最後，就是測試準確度了，看看 sVNT 是否可分別出 SARS, 新冠病毒和其他的冠狀病毒。實驗結果顯示感冒冠狀病毒(229E, NL63 or OC43)患者的血清裡並沒有測到可抑制新冠病毒的抗體，而 SARS 康復患者的血清內則有一點點，顯示有一點 cross-reactivity。不過當把 SARS sVNT 和 SARS-CoV-2 sVNT 放在一起比較的話，是可以看出分別的，SARS 康復患者的血清對 SARS RBD 的抑制效果比 SARS-CoV-2 要好。

雖然他們在 sVNT 裡 SARS 患者的血清和新冠病毒是有 cross-reactivity，但其他研究團隊用病毒和細胞系統的中和檢測(conventional VNT, cVNT)中是沒有的，所以這表示 sVNT 的敏感度比較高嗎？我覺得有意思的是 SARS 康復患者的血清裡仍測得到中和抗體，大家都知道 SARS 已經過去十七年了，這表示感染過 SARS 後，體內的抗體能維持十七年，而不是之前認為的只有三年嗎？他們有跟 2003 年時，感染不到一年後採的血清相比，十七年後血清內的中和抗體量是比感染不到一年時低，但也沒有說低很多。

他們也和普通的 cVNT 做比較，看結果是否一樣，sVNT 的結果是否可以轉譯成 cVNT，看起來結果是一樣的，表示 sVNT 應該可以取代 cVNT。剛需要花上兩三天的 cVNT 相比，sVNT 花的時間是要短得多，一天內可以搞定，不過論文中說只要一、兩個小時也 .... incubation 就兩個小時惹，再加處理血清和做 ELISA 本身的時間，總共也要花個三、四個小時吧，雖然他們用 RBD-HRP 就可以少一個小時的 incubation time, but still.... 不過它的好處是普通實驗室就可以做惹。



原論文：

CW Tan et al, A SARS-CoV-2 surrogate virus neutralization test based on antibody-mediated blockage of ACE2–spike protein–protein interaction. Nature Biotech (2020)

未感染過新冠病毒或 SARS 的人也有對抗新冠病毒的 T cells

體內對抗病毒或細菌的免疫系統除了抗體外，還有免疫細胞們。之前說過，免疫系統有兩種，一種是第一線的先天免疫系統(innate immunity)，另一種是感染後學習得來的 adaptive immunity。簡單來說，第一線的先天免疫系統裡，負責打仗的是白血球，包括巨噬細胞(macrophage)和自然殺手細胞(natural killer cells, NK cells)等等。負責第二線 adaptive immunity 則是消滅被感染細胞的 T cells 和生產抗體的 B cells。通常感染後的 B cells 反應程度和 T cells 反應程度是相關的，有一個就有另一個，之前較多研究是著重在感染新冠病毒後，體內是否產生可以對抗的中和抗體(neutralizing antibodies)，不過最近有幾篇研究是關於 T cells 免疫反應的，有趣的發現是有的人體內測不到抗新冠病毒的抗體，但卻有抗新冠病毒的 T cells，尤其是 CD4+ (helper) T cells。

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人類冠狀病毒有七個，除了這次的 SARS-CoV-2 和之前的 SARS, MERS，另外就是造成感冒的 OC43, HKU1, 229E 和 NL63，這些全部都會引起 T cells 反應和產生抗體，不過抗體消退的比 T cells 反應快，SARS 患者的抗體大概可維持兩、三年，不過他們的 memory T cells 在感染後至今已有十七年了仍存在於體內。之前有研究顯示抗冠狀病毒的抗體有 cross-reactivity，除了抗 spike RBD (receptor-binding domain) 的抗體比較有 specificity，由於其他蛋白在冠狀病毒中還滿 conserved，抗這些蛋白的抗體很多都有 cross-reactivity，也就是說抗其他冠狀病毒的抗體也可以辨識新冠病毒的抗體。抗體是這樣，T cells 也是這樣嗎？

前幾天發表在 Nature 的一篇研究分析了三組人的 T cells，包括有 SARS 康復患者、新冠病毒的康復患者，以及沒有感染過 SARS 和 SARS-CoV-2 或接觸過患者的個體，想知道他們體內是否有對抗新冠病毒的 T cells ，還有對病毒的哪些部分有反應，例如結構蛋白(structural protein) nucleocapsid (NP) 和非結構蛋白(non-structural proteins) NSP7 等等 [註]。

註：病毒蛋白分為兩種：structural proteins 和 non-structural (NS) proteins。Structural proteins 就是組成病毒的蛋白，例如 capsid proteins 或是 envelope proteins。NS proteins 大多是酶類蛋白，功能為調控病毒蛋白的表現居多，這篇論文裡測的 NSP7 和 NSP13 在冠狀病毒的小族群裡變化不多，SARS 和 SARS-CoV-2 的 NSP7 和 NSP13 幾乎一樣，這種通常會有 cross-reactivity。

1. 新冠病毒患者, n = 36

所有康復患者的免疫細胞(PBMC, peripheral blood mononuclear cells)對 NP 有反應，但是只有 33% 的人對 NSP7 和 NSP13 有反應。有的人的 T cells 可以對 NP 的很多片段有反應，有些 NP 片段除了可被新冠病毒患者的 T cells 辨識外，同時也可以被 SARS 康復患者的 T cells 所辨識。對病毒 NP 片段有反應的以 CD4 T cells 為主。

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2. SARS 康復患者, n = 23

SARS 已經過去十七年了，康復患者的免疫系統仍然可以對抗 SARS 嗎？這篇研究顯示，SARS 康復患者體內仍存有可以辨識 SARS NP 的免疫細胞，而且也可以辨識新冠病毒的 NP，不過對其 NSP7 和 NSP13 沒什麼反應。這是否說，新冠病毒感染患者的免疫細胞維持的時間和 SARS 康復患者的免疫細胞一樣，可以維持長達十多年後仍對病毒有反應？

3. 沒有 SARS 或新冠病毒病史和接觸史, n = 37

其中二十幾位的血液是 2019 年七月以前採樣的，十一位是抗體測試對新冠病毒的 NP 反應為陰性。分析結果顯示一半以上未感染者的 T cells 可以辨識新冠病毒的蛋白片段，不過它們辨識的片段大多和康復患者體內的 T cells 辨識的病毒片段不同，主要以 NSP7, NSP13 和 NP 為主。NSP7 和 NSP13 雖然在 SARS 和 SARS-CoV-2 間的相似度高，但是和感冒冠狀病毒 OC43, HKU1, NL63 和 229E 的相似度滿低的，那這些未感染過 SARS-CoV-1/2 個體體內的 T cells 不是因為感染過感冒冠狀病毒後習得來的，那是從哪裡得來的呢？是其他未被發現的冠狀病毒嘛？

這篇研究中也提到，雖然體內有可對抗新冠病毒的 T cells，不代表可以使個體免於感染，不過可以在感染之後就消滅它，至少不會使它演變成重症。



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從這篇研究我們知道了什麼？

1. COVID-19 康復患者體內有可以辨識 SARS-CoV-2 的免疫細胞，而且有 cross-reactivity，也可以辨識 SARS 的病毒蛋白。

2. SARS 康復患者體內的免疫細胞可以維持十七年後仍對 SARS 蛋白有反應，並且也有 cross-reactivity，同樣對新冠病毒有反應。

3. 未感染過 SARS-CoV-1/2 或未接觸過患者的個體體內也有可以辨識新冠病毒蛋白的免疫細胞，不過辨識的蛋白和 SARS-CoV-1/2 的康復患者不同，以 NSP7 和 NSP13 為主，不像 SARS-CoV-1/2 康復患者的免疫細胞，主要辨識的是 NP。

4. 目前還不知道為什麼未感染者的體內會有可以辨識 SARS-CoV-2 蛋白的免疫細胞，只知道不是因為感染過感冒冠狀病毒後產生的。



Articles:
TN / “Common Cold” Coronaviruses Could Help Produce Anti-SARS-CoV-2 Immune Cells (July 2020)


Papers:
DM Altmann & RJ Boyton, SARS-CoV-2 T cell immunity: Specificity, function, durability, and role in protection. Science (2020)

NL Bert et al, SARS-CoV-2-specific T cell immunity in cases of COVID-19 and SARS, and uninfected controls. Nature (2020)

輕症及無症狀患者帶有可對抗新冠病毒的 T cells

免疫系統除了較為人知的白血球，例如巨噬細胞(macrophae)等等，還有抗體外，另外就是 T 細胞和製造抗體的 B 細胞。最近有幾篇研究是關於感染新冠病毒後，體內的 T 細胞反應，發現康復患者體內除了有抗 Spike protein 的抗體外，同時也都有能夠辨識新冠病毒的 CD4+ (helper) T cells，並且有強烈反應。也有研究顯示，未感染過新冠病毒的患者的血液檢體裡，也含有可辨識新冠病毒的 helper T cells。

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至於輕症或無症狀患者呢？輕症或無症狀患者的體內不見得測得到抗體，不過最近瑞典的 Karolinska Institute 的研究團隊發現，輕症及無症狀患者體內有對抗新冠病毒的 T cells，即便他們體內沒有產生足夠、可被檢測到的抗體量。

這篇研究先比較了重症患者、康復後的輕症或無症狀患者，還有健康個體的血液，發現其 CD4+ T cells 裡的 CD38 和 PD-1，以及 CD8+ T cells 裡的 CD38 和 CTLA-4 等等的表現有明顯的區別，重症患者的 CD38 和 PD-1 表現比健康個體要高。普遍來說，患者早期的 CD8+ T cells 會有 CD38 和 PD-1 表現增加的現象，而康復患者則是偏向 CCR7+ 的表現增加。他們利用這些差別，分析了今年五月中院內的五個不同族群、兩百位多位個體的 memory T cells，包括在疫情發生前或發生中的健康個體、輕重症和無症狀的康復患者，和康復患者一起住的家庭成員。

跟之前的研究一樣，疫情爆發前的健康個體血液裡有可辨識新冠病毒 membrane protein 和 spike protein 的 T cells，但是對 nucleocapsid 沒有反應，而康復患者則對這三個病毒蛋白都有反應。令人覺訝異的是輕症和無症狀患者，以及在疫情期間捐血的健康個體的血液裡，皆有對這三個病毒蛋白都有反應的 T cells。另外，CD4+ T cells 的反應比 CD8+ T cells 強烈。最後，他們比較了這五個族群體內抗體和 T cells 的關係，發現有些人的抗體檢驗為陰性，但是卻帶有對抗 nucleocapsid, membrane protein 和 spike protein 的 CD4+ 和 CD8+ T cells。帶有對新冠病毒有強烈 T cell responses 的人口中，除了患者家屬、輕症及無症狀患者外，還有在疫情期間的健康患者，帶有抗病毒 T cells 的人數是帶有抗體人數的兩倍之多，表示即便用血清檢測也低估了感染人數。

有些學者擔心，輕症或無症狀患者體內的免疫反應不足以產生保護效應，因為抗體量不高，不過這個研究顯示，雖然抗體不高，但是對抗病毒的 T cells，表示已有可以對抗病毒的免疫機制。在之前 SARS 疫苗的研發中，發現疫苗雖然沒在老鼠體內產生足夠抗體，但卻可以引起 T cell responses，並且足以使老鼠免於不被 SARS 再次感染而死亡，這個現象同樣也在這個研究裡的輕症和無症狀康復患者中觀察到。也有其他研究觀察到，未感染者帶有可辨識新冠病毒的 T cells，可能是因為和其他冠狀病毒有些許的 cross-reactivity 造成的，如果是這樣的話，是不是血清低估感染人數似乎也不能確定。



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抗新冠病毒的 T cells 和抗感冒冠狀病毒的有 cross-reactivity


Articles:

TN / SARS-CoV-2 Immunity Likely To Be Higher Than Antibody Testing Has Shown (July 2020)

Karolinska Instututet / Immunity to COVID-19 is probably higher than tests have shown (June 2020)


Paper:

T Sekine e tal, Robust T cell immunity in convalescent individuals with asymptomatic or mild COVID-19. bioRxiv (2020)

T Sekine e tal, Robust T cell immunity in convalescent individuals with asymptomatic or mild COVID-19. Cell (2020)

新冠肺炎患者體內的抗體有哪些

這篇研究分析了六十幾位 COVID-19 患者體內的抗體，想知道他們在感染後的產生時間和其 neutralizing 的功效。

摘要：

1. 用 ELISA 實驗的結果，發現用 Spike RBD (receptor-binding domain) 來測試患者體內抗體的 specificity 和 sensitivity 比較高。

2. 幾乎沒有患者在症狀出現後八天內有測到中和抗體(neutralizing antibodies)，然後在第 21 天時有 91% 的患者測得到低量的 neutralizing antibodies，只有 73% 的患者體內有保護作用的中和抗體含量高於 1:80。

3. 大約有 32% 在症狀出現 21 天後，體內中和抗體的量依然很低，有的甚至沒有。

4. 大部分的人在出現症狀七天後，體內才測到較高的 IgG 和 IgM 抗體。

5. 症狀出現九天後，體內 IgG 抗體較為普遍，大多數感染過的人都有 IgG 抗體(94%)，七成的患者有 IgM。

6. FDA 建議用血清來治療的 titre 是 1:160，目前只收症狀持續兩個禮拜的康復患者捐獻的血液用於治療。

7. RBD-binding 的抗體量和保護作用(neutralizing)呈現正相關：體內 anti-RBD 的抗體越多，保護作用越大。

8. 患者體內 IgM 的量也和體內的中和抗體(neutralizing antibodies)的量呈現正相關。

註：中和抗體為可結合病毒，進而抑制其感染細胞的抗體。

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Publication

L Premkumar et al, The receptor binding domain of the viral spike protein is an immunodominant and highly specific target of antibodies in SARS-CoV-2 patients. Science Immunology (2020)

新冠病毒的哪個部分最能引起免疫反應呢？

知道這個有什麼用呢？可以用來做疫苗研發，如果我們知道病毒的哪個蛋白或蛋白的哪個片段可以引起有效的免疫反應，那就可以用來作為疫苗，比起打入整顆的病毒，只打入病毒的某個蛋白或某個蛋白片段會相對安全，有人想研發 DNA- 或 RNA-based 疫苗的部分原因也在此，因為它們只會在體內表現病毒的蛋白或蛋白片段，而不是整個病毒。

這個研究主要是用 Spike protein，他們把 Spike protein 依照目前所知的 domains 分成幾個片段試驗。

1. S-ectodomain (S1+S2), aa 16-1213
2. S1, aa 16-685
3. RBD, aa 319-541
4. S2, aa 686-1213

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他們把這些蛋白片段打入兔子體內，第一次和第一次施打隔了兩個禮拜，然後在打入後第八天取血清分析，看看哪個可以引起強烈的免疫反應。他們用 ELISA 測試血清裡的 IgG 和四種抗原的反應，結果顯示所有的血清都有可和 S-ecto 產生強烈反應的 IgG，而和其他三個抗原的反應則滿 specific，打入 S2 兔子的血清只對 S2 產生反應，對 S1 和 RBD 則沒反應。

因為 ELISA 分析的是 IgG binding，他們另外也用 SPR 分析其他 Ig binding，結果顯示在二次施打後，所有取得的血清裡，anti-Spike 的抗體中有 80% 是 IgG，10-15% 是 IgA，以及少量的 IgM。專一性的話呢， S-ecto 兔子的血清裡，大多數抗體都和 S-ecto 結合，再來是和 S1，最後是 RBD 和 S2，大概是 S-ecto 的三分之一。S1 兔子血清裡和 S-ecto, S1 以及 RBD 結合的抗體都差不多多，沒有和 S2 結合的。RBD 兔子血清裡的抗體一樣是和 S-ecto, S1 以及 RBD 結合的量都差不多，但是量都是 S1 兔子的三倍，而且這些抗體對抗原的 affinity 是其他兔子抗體的五倍。

再來就是看這些抗體的保護力了，他們用 RBD-hACE2 binding competition SPR assay 和 neutralization 測試抗體抑制病毒的功效。因為新冠病毒進入細胞靠的是 RBD 和宿主細胞 hACE2 的結合，competition SPR assay 便是測試抗體阻斷 RBD 和 hACE2 的功效如何，結果顯示 S1 兔子和 RBD 兔子的血清阻斷的效能最好，分別為 84% 和 94%，而 S1+S2 的只有 44%。那這些抗體是否可以阻止細胞被病毒感染呢？實驗結果顯示 RBD 兔子的血清抑制病毒感染的效果最好，再來是 S1 兔子的血清，最後才是 S1+S2 兔子的血清。

結論：用病毒 Spike protein RBD 產生出來的抗體對抗原的 affinity 最高，最能有效阻斷 RBD-hACEII binding，抑制病毒感染細胞的效果也最好。



Publication:

S Ravichandran et al, Antibody signature induced by SARS-CoV-2 spike protein immunogens in rabbits. Science Translational Medicine (2020)

新冠病毒感染者體內 T 細胞的免疫反應

人類體內對抗病菌的免疫機制除了透過抗體外，還有各種免疫細胞，雖然目前關於新冠病毒的研究大多著重在抗體，但免疫 T cells 也扮演著清除病毒的重要角色。康復者到底會不會免於二次感染呢？這可能和感染後產生多少抗體、抗體維持多久，和免疫細胞反應的強度有關，感染後要能產生有效的免疫反應，才表示疫苗的研發是有意義的。最近有篇研究是關於 T cells，發現有些未受 SARS-CoV-2 感染者的體內有對抗此病毒的 T cells，很可能是因為之前感染過其他冠狀病毒產生的。

關於免疫系統裡 T cells 和 B cells 的功能，我很喜歡下面這張圖，覺得畫得很清楚。B cells 是製造抗體的，T cells 是殺死受感染的細胞，但他們兩個都要先從 APC (antigen presenting cells) 那裡取得病毒的資料，才能製造出可以辨識病毒的抗體，或是受到感染的細胞。（就像你想讓狗去找嫌疑犯，要先讓牠聞一下嫌疑犯身上的味道，然後再讓牠去搜尋一樣。）


Figure / Development of immunity (Nature News 2020; doi: 10.1038/d41586-020-01221-y)

La Jolla Institute 的研究團隊想知道病毒的哪個部分可以引發強烈的 T 細胞反應，因為這個病毒蛋白的片段可能可以用來做疫苗。他們先預測了一些可能會引起強烈 T 細胞反應的病毒蛋白片段(peptides)，其中一組是 spike protein 的片段，另一組是除了 spike proteins 之外所有 SARS-CoV-2 蛋白的片段，每個約十個氨基酸長，然後把這些片段測試在 20 位新冠病毒康復患者的血清上。這二十位康復患者都算是輕症的，有症狀但是不需要住院，血清是在症狀出現後 20 - 35 天後，完全沒症狀後採集的，有先用 ELISA 檢測過，確定他們的血清內有抗 Spike protein RBD 的抗體。他們發現所有的康復患者都有可以辨識新冠病毒 Spike protein 的 helper (CD4+) T cells，helper T cells 反應的程度和 anti-Spike IgG 量正向相關，七成的患者有針對新冠病毒的 killer (CD8+) T cells，而且 T cells 的反應非常強烈。目前很多人對患者是否對新冠病毒有免疫力有疑慮，認為病毒不見得會引起免疫反應，加上有報導說有患者再次感染，不過這個研究顯示，大多數的患者的免疫系統是對新冠病毒有反應的。

註：helper T cells 負責幫助 B cells 產生抗體，和抗體 IgG 和 IgA 量有關；killer T cells (又稱 cytotoxic T cells, CTLs) 負責清除病毒。

除此之外，這些血清內也有可以辨識新冠病毒其他蛋白的 T cells，包括 M protein 和 N protein。所有患者的血清都有針對非 Spike protein 的 helper T cells，比例上大概是 50% 的 T cells 是針對 Spike protein，50% 是針對 Spike protein 以外的病毒蛋白。

由以上結果看，我們也許不用對疫苗研發太過悲觀，新冠病毒是可以引起免疫反應的，接下來要知道的是這個免疫反應是否能使人體對病毒產生保護作用，如果可以的話，研發出成功的疫苗是有希望的。

不過，這篇研究裡的患者是有症狀的，那無症狀患者是否也有可以辨識新冠病毒的 T cells，並能產生強烈的免疫反應呢？這篇研究裡沒有檢測無症狀患者的 T cells responses，但是檢測了未受感染者的 T cell responses。

他們檢測了於 2015-2018 年採樣到、沒有感染過新冠病毒的血液檢體，結果發現其中有 40% - 60% 含有可以辨識新冠病毒的 helper T cells，不過和康復患者不同的是他們的 T cells 反應雖然也是以 Spike 為主，但幾乎沒有對 N protein 或 M protein 有反應的 T cells，次主要的是 NSPs (non-structural proteins)。而之所以會有這些 T cells，可能是因為這些人之前感染過其他種類的冠狀病毒，cross-reactivity 使他們體內也有能辨識新冠病毒的 T cells。研究者們認為這是之前感染其他四種引起感冒症狀的冠狀病毒時產生的，因為這些血液檢體裡都有針對至少其中三種常見冠狀病毒的 T cells，血清檢測也顯示全部都有 HCoV-OC43 和 HCoV-NL43 Spike protein 的 IgG 抗體，表示大多數人都感染過常見的四種感冒冠狀病毒，而且至少感染過超過三種，而這也可能是為什麼大部分的人感染到新冠病毒後都只是輕症或無症狀。

註：四種常見的冠狀病毒為 HCoV-OC43, HCoV-HKU1, HCoV-NL63 和 HCoV-229E ，前兩者為 betacoronaviruses，後兩者為 alphacoronaviruses。

相關文章：感染過冠狀病毒是否就免疫了呢？

另外，上個月有篇發表在 medRxiv 也有類似的結果，他們除了從新冠病毒康復病患的體內發現有能夠辨認 Spike protein 的 helper T cells，也從沒感染過的個體裡發現可以辨識 SARS-CoV-2 的 helper T cells。



Articles:

Science / T cells found in COVID-19 patients ‘bode well’ for long-term immunity (May 2020)

TN / Analysis of SARS-CoV-2 Immune Response Bodes Well for Vaccine Development (May 2020)


Papers:

A Grifoni et al, Targets of T cell responses to SARS-CoV-2 coronavirus in humans with COVID-19 disease and unexposed individuals. Cell (2020)

J Braun et al, Presence of SARS-CoV-2 reactive T cells in COVID-19 patients and healthy donors. medRxiv (2020)

從駱馬體內得到的新冠病毒小抗體

哎呀呀，已經有人做了啊。這篇的研究團隊是之前做 Spike protein Cyro-EM 的那個，原來他們也有做駱馬(llama)的小抗體研究啊。

相關文章：關於武漢病毒(SARS-CoV-2) Cryo-EM 那篇論文的閒聊

如果有看過我之前關於小抗體那篇的，就知道駱馬和鯊魚除了有普通的 IgG 之外，還有一種只有 heavy chain 的小抗體 HCAbs (heavy chain antibodies)，如果只取它的 Fv (variable region)，體積會更小，稱為 VHH 或是 nanobodies (Nbs)。這種小抗體要顧慮的地方比傳統 IgG 要少一些，例如不用考慮是否醣化(glycosylation)，加上也較容易生產製造，所以近來也引起關注，可望作為另一種型態的抗體藥。

相關文章：關於抗體和抗體藥的一些小知識

根據文中所述，他們自 2016 年起就用駱馬研發對抗 SARS 和 MARS 的小抗體。駱馬被先後打入 SARS 和 MERS 的 Spike protein 後體內會產上對抗 Spike protein 的抗體，他們在打入抗原的六週後取出駱馬的淋巴球，然後再用噬菌體展示(phage display)從中釣出可以和 Spike protein 結合的小抗體。他們從從駱馬淋巴球裡抓到七個 MERS 的小抗體和五個 SARS 的小抗體，得到了小抗體的基因序列後，便在酵母菌裡大量表現，然在再用 ELISA 確認它是否真的能夠和病毒結合。經過試驗發現其中一個 VHH 可以中和 SARS，為 VHH-72，並且和 MERS 的 S protein 沒有 cross-reactivity。

註 1：抗原(antigen)對免疫系統來講就是外來物，因此可以是病毒或細菌，免疫系統在外來物入侵後即會產生抗體(antibody)對抗外來物。

註 2：一隻駱馬可以被打入五種抗原，之後在用 phage display 把分別的小抗體釣出來，想更瞭解細節的可參考之前的《 Phage display 和小抗體製造 》這篇。

接著，他們想測試這些 VHH 是否可以抑制病毒，於是他們改造了基改過無害的 lentivirus VSV，讓它們在表面表現 S protein，假裝是 SARS，然後看看這些假 SARS 病毒是否能夠進入細胞，結果顯示和假 SARS 或假 MERS 結合力很強的 VHH 可以抑制病毒，結合力若的則沒有抑制的效果，其中以 VHH-72 的效果最好，9 nM 就可以達到抑制的效果。另外，VHH-72 雖然和 SARS S protein RBD 的結合力很強，但是 ELISA 的結果顯示它對 SARS S protein NTD (N-terminal domain) 沒有反應，表示 VHH-72 是透過和 RBD 結合來抑制病毒。

這個研究裡我比較訝異的是他們也分析了小抗體和病毒結合的 crystal structure，發現 VHH 抑制病毒的機制應該是把 Spike 的 RBD 固定在某個 conformation，使它不能動。VHH-72 是透過其 CDR2 和 CDR3 和病毒結合，但結合點和 ACE2 似乎不同，和 ACE2 競爭的不是 CDR2 或 CDR3，而是比較遠的 FR (framework region)。


Figure / The Crystal Structure of SARS VHH-72 Bound to the SARS-CoV-1 RBD (Wrapp et al, Cell 2020)

因為新冠病毒的 Spike protein 和 SARS 的很像，所以他們想知道 VHH-72 是否也可以抑制 SARS-CoV-2 的感染。他們發現 VHH-72 也會和新冠病毒的 S protein RBD 結合，但是 binding affinity 比較低。他們的 crystal structure 分析結果顯示 VHH-72 是和 SARS S RBD 的 R426 接合，而這個氨基酸在 SARS-CoV-2 則是 N439，這可能是造成 binding affinity 的原因。為了增強 binding affinity，他們試了兩種方法：一是用 (GGGS)3 linker 把兩個 VHH-72 尾接頭的連在一起(VHH-72-VHH-72)，一是在它後面接一個 IgG Fc (VHH-72-Fc)。ELISA 測試的結果顯示，這兩種都會會 SARS S 和 SARS-CoV-2 S 結合，並且細胞實驗顯示 VHH-72-Fc 可以抑制假 SARS 和假 SARS-CoV-2。

有意思的是 VHH-72 在病毒 S protein 的結合點似乎和之前發表過的抗體不同，倒是和 CR3022 類似，不過 CR3022 並無法抑制 SARS-CoV-2。

相關文章：近期和新冠病毒抗體相關的研究

哦，另外還有一個重要的點，就是這個小抗體可以在動物細胞裡大量表現，別以為這沒什麼，你如果遇過那種在三種細菌株裡都表現不出來，要不就表現出來但是不 soluble 的 VHH 就知道苦了。（現在每天都在和 phage display 還有 VHH 奮戰的苦主 QQ）

其實這篇研究的另一半是 MERS 和它的 VHH，有興趣的人可以看看。



Article:

UT NEWS / Antibodies from Llamas Could Help in Fight Against COVID-19 (Apr 2020)

TN / Llama Antibodies Could Help Fight Against COVID-19 (May 2020)


Paper:

Wrapp et al, Structural Basis for Potent Neutralization of Betacoronaviruses by Single-Domain Camelid Antibodies. Cell (2020)

血清檢測｜受新冠病毒感染人口到底有多少？

最近這篇研究滿多人在傳的(not peer-reviewd)，就是美國加州在四月初檢測了約 3300 位透過臉書廣告徵來的 Santa Clara 的居民，發現每 66 位就有一位曾感染過 SARS-CoV-2，由此數據估算出兩百萬居民中大概有 48000 - 82000 位居民感染過病毒，比官方檢測出的一千位多了約 50 倍以上。（如果取中間值算，假設是 65,000 位居民已感染過，那就是大約 3.25% 的盛行率。）除此之外，德國在月初發表的血清檢測也顯示相似的結果，七人中有一人感染過新冠病毒，和 qPCR 交叉檢測的結果，估約整個城市的感染率為 15%，不過德國的病毒專家說，這麼高可能是因為二月的時候，城中有一個慶祝活動。

註：盛行率為 prevalence，為感染人口除以總人口數，分母不是檢驗人口。

雖說這個血清檢測的結果顯示很多人已感染過，相對來講也就是把致死率(infection fatality rate, IFR)的分母變大了，以 Santa Clara 的例子來說，這表示 48000 - 82000 中的死亡人數為約一百人，等於是 0.1% - 0.2%。不過，血清檢測要注意的是偽陽性(false positive)和偽陰性(false negative)的問題，如果不夠 specific，很可能很多是 false positive，也就是說其實感染人數並沒那麼多；如果不夠 sensitive，則有可能出現很多 false negative。

參與 Santa Clara 這個研究的學者說，他們同時也測試了這個 kit (Premier Biotech, Minnespolis, MN) 的 sensitivity 和 specificity，他們先檢測了已知的 85 個確診案例和 371 個陰性案例，結果顯示有兩個 false positives。他們另外也用在地居民做測試，檢測了已在 Stanford Hospital 用 qPCR 驗過的 37 陽性案例和 30 位陰性案例，交叉比對的果顯示只有 68% 的陽性案例被測到，所有陰性則為 true negative。兩者合併的估算下，這個 kit 的 sensitivity 大約是 80.3%，specificity 約為 99.5%。用調整過的 sensitivity 和 specificity 去估算的結果顯示 Santa Clara 的盛行率(seroprevalence)大約介於 2.49% - 4.16%，也就是說整個城市約有 48,000 - 81,000 已受過感染，是官方確診數的五十倍左右。



News:

Nature / Antibody tests suggest that coronavirus infections vastly exceed official counts (April 2020)


Paper:

E Bendavid et al, COVID-19 Antibody Seroprevalence in Santa Clara County, California. medRxiv (2020)