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SARS-CoV-2大流行对公共卫生、社会生活和世界经济产生了前所未有的影响。由于目前尚未有任何获得批准的药物和疫苗，我们迫切需要开发新的治疗选择用于COVID-19的防治。为了鉴定出SARS-CoV-2中和抗体，我们分析了12名COVID-19患者在确诊后8至69天的抗体反应。通过筛选4,313个SARS-CoV-2反应性B细胞，我们分离得到了从诊断后8天开始，在不同时间点出现的255种抗体。其中，有28种抗体强效中和了SARS-CoV-2线μg/ ml，显示出了V基因的广泛频谱和低水平的体细胞突变。有趣的是，我们在COVID-19大流行之前，从48位健康个体的初始B细胞库中发现了潜在的前体。我们的结果表明，SARS-CoV-2中和抗体很容易从多种不同的前体中产生，有望在疫苗接种后迅速诱导保护性免疫应答。
新冠病毒的指数级传播已导致各国大规模停工停学，并带来前所未有的社会和经济后果。因此，为了促进疫苗以及有效抗病毒药物的开发，解码SARS-CoV-2免疫是一种迫切的健康需求（Sanders et al., 2020）。
SARS-CoV-2感染会诱导不同程度的体液免疫反应（Duan et al., 2020; Ni et al., 2020），其抗体水平取决于多种因素，包括疾病的严重程度等（Long et al., 2020a; Wang et al., 2020b）。既往研究描述了抗体靶向S蛋白上的各种位点，RBD是其中之一（Brouwer et al., 2020; Liu et al., 2020a; Seydoux et al., 2020）。然而，研究报道的抗体之间的亲和力和中和活性变化很大，SARS-CoV-2逃逸突变的可能性凸显了谨慎开发抗体介导策略的必要性（Baum et al., 2020）。而且，对于产生这种中和抗体的可能性，以及它们如何随着时间而进化，人们知之甚少，而理解这些机制对于开发具有广泛活性的SARS-CoV-2疫苗至关重要。
在此，我们早在患者确诊后8天（症状出现后16天）就对12位SARS-CoV-2感染的个体分离并测序了4,313个S蛋白反应性记忆B细胞。在确诊后的8到69天中，我们对5名患者进行了随访，以研究针对SARS-CoV-2的抗体发展动态。除了呈现目前用于临床应用评估的28种有效中和抗体之外，我们提供的证据还表明，抗体在SARS-CoV-2感染后早期就已产生并发展，此时体细胞高频突变持续发生，但程度有限。最后，在SARS-CoV-2大流行之前从健康个体取样的初始B细胞库中，我们发现了强效SARS-CoV-2中和抗体的潜在前体序列。
为了探究人体对SARS-CoV-2的抗体反应，我们收集了7名COVID-19患者（年龄范围为38-59岁）确诊后8至36天的血样（图1A，表S1）。7名患者的纯化血浆免疫球蛋白G（IgG）显示出与完整的三聚体S蛋白胞外域结合（Wrapp et al., 2020b），半最大效应浓度（EC50）的范围为3.1 - 96.1μg/ml（图1B，表S2）。此外，我们对中和SARS-CoV-2真病毒的IgG的中和活性进行了测定，其中5名患者显示出的全抑制浓度值（IC100）为78.8 - 1500μg/ml（图1B，表S2）。序列分析表明人体受到感染后的免疫反应会产生多克隆抗体，且每个个体具有22％至45％的克隆相关序列（图1D，表S3）。我们得出的结论是，本研究纳入的COVID-19患者均可产生针对SARS-CoV-2 S蛋白的多克隆B细胞应答反应。
为了描述SARS-CoV-2抗体反应的动态，我们在确诊后8至69天的三个时间点收集了另外5名感染者的纵向血样（图2A，表S1）。在不同个体中，血浆IgG的EC50和IC100值分别为1.54 - 129 μg/ml和78.8 - 1500 μg/ml（图2B，表S2）。然而，对于每个个体来说，这种反应在研究期间几乎未发生任何改变（图2A，B）。
为了确定抗体特征并分离有效的中和抗体，我们从所有12位患者中克隆了所有匹配的重链和轻链对，一共有312对。通过确定各种抗体是否具有针对SARS-CoV-2真病毒的中和活性，我们在9个个体中发现了总共28种中和抗体，IC100值介于100μg/ ml（测定极限）和0.04μg/ ml之间（图3C，D） 。值得注意的是，中和活性主要在高亲和力抗体中检测到（图3B，表S4），并且中和与结合之间呈正相关关系（rs = 0.429，p = 0.023；图3E）。
大多数结合和中和抗体的体细胞突变率很低，这突显了在初始人类B细胞库中存在不同种系重组的需要。为了估计潜在前体B细胞的出现频率，我们对来自48位健康供体的初始B细胞受体库进行了无偏重链和轻链下一代测序（NGS）（表S5）。所有样本均在SARS-CoV-2暴发之前收集。通过对该数据集的分析，我们得出结论，在初始B细胞库中很有可能发现大量潜在的SARS-CoV-2结合及中和抗体前体。
通过纵向分析5个个体在SARS-CoV-2传播后长达两个半月的记忆B细胞反应，我们发现随着时间的推移，几乎没有其他体细胞发生高频突变或克隆B细胞扩增。对这一观察结果的一种解释是，由于病毒快速清除，抗原B细胞刺激可能有限，这可能与细胞应答和其他免疫因子的作用有关（Grifoni et al., 2020; Ni et al., 2020）。相比之下，在感染埃博拉病毒（Davis et al., 2019）或黄热病疫苗株17D （Wec et al., 2020a）后，尽管抗原仅在全身循环中短暂停留，但仍可观察到体细胞突变。然而，考虑到近种系IgG与SARS-CoV-2的高结合亲和力在纳米到皮姆的解离常数范围内，这些抗体可能限制抗原进入生发中心，即亲和力成熟的部位（Zhang et al., 2013）。尽管最近的研究数据表明中和抗体的效价与感染的严重程度相关（Long et al., 2020b; Wang et al., 2020b），但目前尚不清楚这种效应是由持续的体细胞高频突变引起的，还是由最初产生的强效抗体持续生成引起的。
我们从三个从未接触SARS-CoV-2的个体中分离出了SARS-CoV-2-反应性抗体，尽管这些抗体的结合力很弱（Wec et al., 2020b）。目前尚不清楚，观察到此类抗体是否是患者先前曾暴露于其他人类冠状病毒的结果（Braun et al., 2020; Grifoni et al., 2020），这类抗体和细胞能否提供背景免疫仍有待探究。值得注意的是，我们在大流行之前对48个个体的初始B细胞受体库进行了采样及深度序列分析，发现每个个体都可能具有强效SARS-CoV-2中和抗体的重链和/或轻链前体。除了有限的突变率和强效SARS-CoV-2中和抗体之间抗体基因片段的广泛使星空体育官方入口 星空体育官网用外，这些结果还表明，疫苗非常容易广泛地诱导保护性抗体。
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