香港科技大学（科大）的结构生物学家联同香港大学艾滋病研究所、香港大学李嘉诚医学院（港大医学院）临床医学学院微生物学系与香港大学新发传染病国家重点实验室的研究人员已证明，源自本地 mRNA 疫苗接种者、针对SARS-CoV-2 Omicron变异株的广谱中和抗体ZCB11，对所有受关注变异株（variants of concern, VOCs）包括当前主要流行的Omicron BA.1、BA.1.1 和 BA.2，均显示出有效的抗病毒活性。更重要的是，使用ZCB11预防或治疗Omicron病毒，可保护叙利亚仓鼠的肺部免受攻击。相关研究论文已在《自然通讯》在线发表（按此浏览期刊文章）。
研究背景
SARS-CoV-2 Omicron变异株惊人的高传播力和抗体逃避特性，给当前疫苗和抗体免疫疗法的功效带来了巨大挑战。为了应对不断出现、具有不可预测致病特性的 SARS-CoV-2 Omicron变异株，不得不维持全民戴口罩政策、隔离和无休止的病毒检测，并导致社会普遍焦虑和重大经济损失。因此，研究宿主免疫反应是否可以产生广谱中和抗体就显得非常重要。这不仅对应于抗体的免疫疗法，而且对改良疫苗以激发同样广泛的免疫保护也至关重要。
研究方法及发现
在这项研究中，港大医学院团队建立了一个高效的抗体克隆技术平台。该平台可以从单一的记忆B细胞中克隆出天然配对的人体抗体基因。利用这项技术，该研究团队筛选了香港地区34位BNT162b2疫苗接种者的样本，从中成功发现了抗体ZCB11，并通过假病毒和活病毒测试，证明ZCB11能够中和所有VOCs，包括Alpha变异株（B.1.1.7）、Beta变异株（B.1.351）、Gamma变异株（P1）、Delta变异株（B.1.617.2）和Omicron变异株 （B.1.1.529）。重要的是，在预防或治疗情况下用药，ZCB11可分别保护叙利亚仓鼠的肺部免受Omicron和Delta病毒变异株的攻击。此外，科大合作团队利用单颗粒冷动电镜技术，在原子分辨率水平上解析了ZCB11和病毒刺突蛋白的复合结构，揭示了ZCB11独特的分子作用模式，为接下来结构导向的抗体及改良疫苗奠定了坚实的基础。
研究意义
领导这项研究的香港大学艾滋病研究所所长、临床医学学院微生物学系教授陈志伟教授表示：「研究结果表示ZCB11 是一种很有医用潜力的抗体药物，可通过生物医学干预，以应对大流行的SARS-CoV-2 关注变异株。」他补充：「尽管研究结果表明港大医学团队在针对 COVID-19 的人类抗体药物和疫苗的研发方面处于世界前沿，但我们仍迫切需要在香港建立大规模生产基地和临床转化中心，以达成晋身国际创新中心的目标。」
科大理学院生命科学部助理教授党尚宇教授表示：「高分辨率的结构信息能够使我们了解在众多SARS-CoV-2 关注变异株中，ZCB11具有广谱中和作用的分子机制。」党教授进一步补充：「这项研究依赖科大最先进的冷冻电镜设备，这证明了它不仅有能力支持结构生物学研究，还支持许多其他研究领域，例如本研究中的抗体开发。」
研究团队
是次研究由香港大学艾滋病研究所所长兼港大医学院临床医学学院微生物学系陈志伟教授领导，微生物学系博士生周标主力进行。微生物学系周润宏博士、临床副教授陈福和医生、罗梦晓、彭巧丽、助理教授袁硕峰博士，香港科技大学生命科学部硕士研究生唐冰洁和刘航为论文共同第一作者。
合作团队还包括微生物学系科学主任莫颕儿博士、陈勃浩、科学主任王培博士、潘国文、助理教授朱轩博士、陈颂声、曾蔼玲博士、陈骏耀、欧家杰、文晓安、卢璐、系主任及临床副教授杜启泓医生、陈鸿霖教授及港大医学院临床医学学院微生物学系传染病讲座教授、港大新发传染病国家重点实验室总监、霍英东基金(传染病学)教授袁国勇教授。党尚宇教授和陈志伟教授为该论文的共同通讯作者。
鸣谢
本研究得到香港研究资助局合作研究基金（C7156-20GF、C1134-20GF 和 C5110-20GF）、香港特别行政区政府食物及卫生局健康及医学研究基金（19181012）、深圳市科技计划（JSGG20200225151410198和JCYJ20210324131610027）、香港特别行政区政府创新科技署香港卫生@InnoHK、国家重点研究计划项目（2020YFC0860600、2020YFA0707500和2020YFA0707504）的支持，以及来自香港希望之友教育基金的捐款。陈志伟教授的团队也得到了香港研究资助局主题研究计划（T11-706/18-N）及英国惠康基金会P86433的部分支持。
所有冷冻电镜数据均由科大生物冷冻电镜中心收集，该中心得到罗桂祥基金会的慷慨资助。党尚宇教授团队亦得到香港研究资助局（ECS26101919、GRF16103321、C7009-20GF、C6001-21EF）、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）（SMSEGL20SC01-L）、广东省基础与应用基础研究基金（2021A1515012460）、深圳市中央引导地方科技发展专项资金资助项目（2021Szvup140）及科大启动基金的支持。
关于香港科技大学生物冷冻电镜中心
香港科技大学生物冷冻电镜中心（//cryoem.hkust.edu.hk/）得到罗桂祥基金会的慷慨捐助，让本地科学家能够在原子分辨率水平上研究生物大分子。目前，中心拥有现代最先进的显微镜，包括Titan Krios、K3直接电子探测器等多台高端设备，为单颗粒分析和冷冻电子断层扫描提供专业的技术支持。
关于港大医学院微生物学系
微生物学系学术人员积极参与临床服务和基础研究。研究生可以从事微生物学和传染病各个方面的研究，从而获得硕士学位或博士学位。医学科学硕士课程为对临床微生物学和传染病感兴趣的并且想进行更深入研究的学生提供了学习机会。此外，系内临床人员还参加了香港和深圳的临床微生物学家培训。传染病课程和研究生文凭课程为符合条件的医疗从业者在传染病方面的培训提供了独特的途径。
为促进知识交流，港大医学院临床医学学院微生物学系的研究活动可浏览http://www.microbiology.hku.hk。
