COVID-19抗体検査におけるNタンパク質とSタンパク質の標的

COVID-19パンデミックの間中、研究者たちは、抗体が再感染に対して提供する防御の持続期間とレベルを含め、SARS-CoV-2に対する人間の免疫反応を理解するために精力的に研究を続けてきました。
SARS-CoV-2に対する抗体を検出し、過去にウイルス感染またはワクチン接種を経験した個人を特定できる検査がすでにいくつか実施されています。
一部の検査ではスパイク (S) タンパク質に対する抗体の存在を検出し、他の検査ではヌクレオカプシド (N) タンパク質に対する抗体を検出します。

Sタンパク質とNタンパク質について

コロナウイルスには、ヌクレオカプシド（N）、スパイク（S）、膜（M）、エンベロープ（E）という4つの主要な構造タンパク質があります。Sタンパク質は、S1サブユニットとS2サブユニットで構成されています。Sタンパク質はウイルスの表面にあるため、免疫原性が高くなります。

Cell、2020、doi:10.1016/j.cell.2020.04.011 からの画像

N タンパク質は、ウイルス RNA の転写と複製において重要な役割を果たし、カプシド化されたゲノムをウイルス粒子にパッケージ化し、宿主細胞の細胞周期プロセスを阻害します。N タンパク質は、ウイルス粒子に最も多く含まれるタンパク質であり、高い免疫原性活性も持っています。 Bその他 N タンパク質と S タンパク質 SARS-CoV-2 の抗体ベースの検出の潜在的なターゲットとなる可能性があります。 しかし、SARS-CoV-2とSARS-CoVのNタンパク質の相同性は90パーセントであるのに対し、Sタンパク質（77パーセント）、特にRBDを含むS1サブユニット（66パーセント）は相同性が低い。

他のコロナウイルスと同様に、SARS-CoV-2 の宿主細胞への侵入は、ウイルス表面から突出する顕著なホモ三量体を形成する膜貫通スパイク (S) 糖タンパク質によって媒介されます。

S1サブユニットはコロナウイルスファミリー内で進化的にタンパク質相同性が低いため、風土病コロナウイルス間での交差反応性が低い可能性があることを示唆しています。したがって、S1サブユニットはSARS-CoV-2抗体を検出するための特定の標的抗原となる可能性があります。

コロナウイルス感染はNに対する強力な抗体（Ab）反応を引き起こしますが、これらのAbは中和するものではありません。

S タンパク質は、宿主細胞受容体を認識する S1 サブユニット (A、B、C、D ドメインに分かれています) と、ウイルス膜と細胞膜の融合を促進して感染を開始する S2 サブユニットで構成されています

S1 サブユニット ドメイン B (いわゆる受容体結合ドメインまたは RBD) は、エントリー受容体として機能するアンジオテンシン変換酵素 2 (ACE2) に結合します。 SARS-CoV-2 RBDは中和抗体の主な標的であるこれは、Cell に掲載された研究で実証されました。

したがって、抗体の存在だけでは、その人が再感染の可能性に対して免疫を持っていることを示すものではありません。抗体が長期的な防御免疫を与え、ウイルス感染を阻止し、ウイルス感染の除去に役立つウイルス中和抗体を提供できるかどうかを判断することが重要です。 中和抗体 主にコロナウイルスのSタンパク質、特にS1サブユニットとS1サブユニット内に含まれるRBDを標的とし、ウイルスが宿主細胞に侵入するのを防ぎます。

Cell に掲載された研究によると、647 人の SARS-CoV-2 感染者コホートでは、SARS-CoV-2 スパイク (S) に対する抗体反応の大きさと核タンパク質および nAb 力価の両方が臨床スコアと相関していることがわかりました。受容体結合ドメイン (RBD) は免疫優位で、SARS-CoV-2 免疫血清に存在する中和活性の 90% のターゲットです。

 

参考

[1] Luca Piccoli et al. 構造誘導高解像度血清学によるSARS-CoV-2スパイク受容体結合ドメイン上の中和部位と免疫優勢部位のマッピング。Cell、2020年、doi：10.1016/j.cell.2020.09.037。

[2] https://www.technologynetworks.com/diagnostics/blog/covid-19-antibody-testing-s-vs-n-protein-340327