[发明专利]一种冠状病毒S蛋白、广谱性冠状病毒疫苗及其应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种冠状病毒S蛋白、广谱性冠状病毒疫苗及其应用。本发明通过对冠状病毒S蛋白的非功能区中的一个或多个糖基化位点进行点突变，使得该位点不能进行糖基化修饰，进而降低该区域的免疫原性，突显相对保守的S蛋白功能区的免疫原性。以该冠状病毒S蛋白作为免疫原免疫动物产生的抗体更多的识别不同冠状病毒或相同冠状病毒不同突变株的S蛋白的保守区/功能区，可用于开发广谱性抗冠状病毒抗体和广谱性冠状病毒疫苗。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种冠状病毒S蛋白、广谱性冠状病毒疫苗及其应用。

背景技术

冠状病毒是具有囊膜、基因组为线性单股正链的RNA病毒，包括中东呼吸综合征(MERS)病毒和严重急性呼吸综合征(SARS)病毒、新型冠状病毒(SARS-CoV-2)等。棘突蛋白(S蛋白)是冠状病毒的重要结构蛋白，在受体识别和细胞膜融合过程中发挥关键作用。S蛋白由S1和S2两个亚基组成，其中，S1亚基中包含受体结合域，用于识别并结合宿主受体血管紧张素转化酶2或其他宿主细胞表面受体。S蛋白对于冠状病毒的种属特异性的决定具有重要作用，是冠状病毒表面最为重要的抗原决定簇，能够诱导宿主体内产生特异性的抗体。

目前，新型冠状病毒已经有一万多种突变体，给疫苗研发带来了极大的挑战。但是不管新型冠状病毒如何突变，该病毒的感染都必须先通过S蛋白的RBD区域锚定在人的细胞表面，然后利用人细胞表面的弗林(Furin)蛋白酶在S蛋白的S2区域把S蛋白切割为两段，新型冠状病毒的磷脂膜就可以与人细胞膜粘连并发生融合，将新型冠状病毒的基因材料注入人细胞内，利用人的RNA和蛋白合成工具快速地合成病毒的RNA和蛋白，组装形成上亿个新病毒后，从细胞中排出并产生进一步感染。

S蛋白是疫苗的核心靶点，第一代新冠核酸疫苗、腺病毒疫苗和重组蛋白疫苗都是选择了全长S蛋白或其一部分作为疫苗有效组分。新型冠状病毒α、β、γ、δ和Omicron等多个流行株主要在以下4个方面发生了一个或多个方面的变化：

1)S蛋白RBD区域的氨基酸突变(如N501Y)，改变了其与人ACE2或其他细胞受体的亲和力，增多感染途径、甚至跨种属；

2)S蛋白S2区域的氨基酸突变(如D614G)，更容易被细胞弗林蛋白酶切活性，病毒侵入人细胞速度更快；

3)N蛋白的氨基酸突变加强了病毒复制能力，增加病毒载量，传播能力更强；

4)S蛋白的NTD区域的氨基酸突变如糖基化位点附近的氨基酸缺失或出现新的糖基化位点，改变B细胞表位，实现免疫逃逸；

新型冠状病毒α毒株的突变主要在S2上的D614G突变，病毒侵入加快，但是辉瑞的mRNA疫苗对其保护率仍然高达95％；而γ株的突变主要在NTD，辉瑞的mRNA疫苗对其几乎没有保护作用；δ株S蛋白上的突变最少，辉瑞的mRNA疫苗在完成接种之初仍然有90％以上的保护，而δ株N蛋白突变使病毒浓度提高了1200倍。新一代新冠疫苗研发的重点主要在于：如何应对NTD上的突变，防止免疫逃逸。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种降低冠状病毒S蛋白非功能区免疫原性、制备广谱性抗冠状病毒抗体或疫苗的方法。

本发明的第二目的在于提供一种冠状病毒S1蛋白或S蛋白。

本发明的第三目的在于提供含有上述冠状病毒S1蛋白或S蛋白的产品或者以冠状病毒S1蛋白或S蛋白作为免疫原制备的冠状病毒抗体。

本发明的主要构思为：利用去伪存真的策略，对新型冠状病毒S蛋白进行去糖基化改造。

每个新型冠状病毒S蛋白上存在22个糖基化，S蛋白糖基化修饰的第一使命是利用其亲水性帮助新合成的S蛋白折叠为正确的3D构象；同时由于糖基结构非常复杂，一部分糖基化(RBD区域)参与到S蛋白和ACE2的结合，影响亲和力；另一部分糖基化(NTD区域)则使得接种者产生的抗体均能够对其进行识别，为将来突变实现免疫逃逸提供条件。