以下文章來源於外泌體之家（公眾號）

新型冠狀病毒（新冠病毒，SARS-CoV-2）疫情席捲全球，疫苗接種或治療性給予中和抗體曾被認為是防治新冠病毒的最佳策略之一。隨着新冠病毒的不斷變異，病毒的免疫逃逸已成為中和性抗體效價降低的主要原因之一。

2023年1月07日，中科院上海藥物所高召兵、李佳，以及武漢病毒所張磊砢、昆明動物所鄭永唐聯合研究團隊在Cell Discovery發表了題為 「Extracellular vesicles mediate antibody-resistant transmission of SARS-CoV-2（一種細胞外囊泡介導的抗體抵抗的新冠病毒傳播模式）」的研究論文 (2023 Jan 6;9(1):2)，首次報道新冠病毒感染可產生一類新型胞外囊泡（EVs），探尋囊泡起源時發現，SARS-CoV-2的包膜蛋白E形成新型離子通道並誘導產生與病毒感染高度類似的胞外囊泡。該囊泡可裝載大量病毒顆粒，不僅保護病毒免受抗體的中和，而且介導病毒以非經典受體hACE-2依賴的模式侵入宿主細胞，產生新的感染。該項研究不僅揭示新冠病毒逃逸中和抗體的新機制，提出新型病毒傳播模式，而且為未來的抗病毒治療给予了潛在靶點。

新冠病毒包膜蛋白 E 形成離子通道並誘導同樣的胞外囊泡

新冠病毒包膜蛋白 E（2-E）是該工作首次發現和確證的SARS-CoV-2 離子通道。前期工作中研究者發現 2-E 通道可以誘導宿主細胞發生死亡，促進宿主體內的炎症風暴發生。在探索 SARS-CoV-2 誘導胞外囊泡起源時，研究發現 2-E 通道表達介導的宿主細胞發生焦亡的過程中，導致宿主細胞內膜系統紊亂，造成內膜系統產生膜囊泡，最終以「出泡」的形式分泌到胞外。分泌到胞外的囊泡平均粒徑為 4.3 微米；同時發現，由 2-E 通道誘導的囊泡可包裹胞內物質，包括病毒、蛋白等分泌出胞外，並可被健康細胞以膜融合方式再次攝取（圖1）。

圖1. 2-E通道表達誘導宿主細胞產生攜帶病毒顆粒的大型胞外囊泡

新冠病毒感染誘導產生新型胞外囊泡

研究團隊發現新冠病毒感染後可誘導宿主細胞發生「出泡樣」死亡，分泌與 2-E表達類似的大型囊泡，分泌到胞外的囊泡粒徑遠遠大於所有已知的其它類型的胞外囊泡。掃描電鏡下該囊泡光滑成球形，粒徑統計發現該囊泡直徑可達4.9微米，遠遠超出已報道的外泌體、微體以及凋亡小體等三種經典胞外囊泡（圖2a）。研究團隊顺利获得透射電鏡觀察病毒感染後細胞超微結構的變化，發現該囊泡不僅可攜帶大量腫脹受損的細胞器，而且可攜帶大量的病毒顆粒，並獲免疫電鏡證實（圖2b）。病毒噬斑以及qRT-PCR實驗進一步證實該囊泡中的病毒為活病毒粒子，具有感染能力（圖2c）。

圖2. 新冠病毒感染誘導宿主細胞產生攜帶病毒顆粒的大型胞外囊泡

新型胞外囊泡協助病毒逃避中和抗體攻擊

新冠病毒產生的胞外囊泡可以包裹成熟病毒顆粒，因此推測「胞外囊泡可能成為新冠病毒逃避中和抗體識別和攻擊的保護傘」。研究者選用兩類已經報道的新冠病毒中和抗體，在驗證了其中和效率的基礎上，進行了概念性驗證。在細胞水平模擬感染後中和抗體的治療過程，顺利获得比較抗體治療與不治療組別中細胞內部、上清以及分離的胞外囊泡中的病毒滴度，結果顯示，儘管上清液中的游離病毒可以被中和抗體抑制，但兩種抗體均不能降低胞外囊泡中活病毒水平，顯示胞外囊泡可幫助其中的新冠病毒逃避中和抗體的識別和攻擊（圖3）。

圖3. 胞外囊泡介導抗體逃逸

新型胞外囊泡介導非受體依賴的病毒傳播

新冠病毒生命周期始於刺突蛋白（S）與宿主細胞表面的受體血管緊張素轉化酶2（ACE-2）的結合；跨膜絲氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）對S1 / S2位點的切割和溶酶體L-蛋白酶介導的病毒-細胞膜融合決定了病毒進入的效率。值得注意的是，與一些肺外組織相比，肺細胞中的hACE-2表達較低，但新冠病毒可以引起嚴重的肺感染；在COVID-19患者的肺中，hACE-2的表達沒有上調；而不表達hACE-2的組織同樣可被侵襲。由此可見，新冠病毒存在細胞進入的未知途徑，胞外囊泡可能成為潛在活病毒進入細胞的新機制。研究者選用了新冠病毒已知受體高表達細胞株VeroE6與低表達細胞株A549、SCC7作為模式細胞探究胞外囊泡的再感染能力。結果顯示，不表達hACE-2受體的兩株細胞不可被新冠病毒活病毒直接侵襲，卻可被胞外囊泡感染，並可繼發產生完整的病毒顆粒。由此說明，新冠病毒感染誘導的胞外囊泡介導一種不依賴於受體的新型傳播方式（圖4）。

圖4. 胞外囊泡介導非受體依賴的病毒傳播

綜上所述，高召兵/李佳/張磊砢/鄭永唐聯合研究團隊發現並證明了新冠病毒感染後可誘導宿主細胞產生一類新型胞外囊泡。該囊泡可包裹大量病毒顆粒，協助新冠病毒逃避中和抗體攻擊，並直接以膜融合的方式介導病毒傳播(圖5)。作為首個發現的新冠病毒誘導的新型胞外囊泡，其介導抗體抵抗、非受體依賴的傳播新模式，是該領域的重要創新發現之一；其次該研究首次將病毒自身離子通道功能與宿主內膜系統變化相關聯，提出了通道潛在的新功能。該研究的實現突破了现在對新冠病毒傳播和抗體抵抗的原有認知，可能為新冠病毒傳播機制、抗體設計、抗病毒治療给予新的科學依據，並為以囊泡為治療靶點的抗病毒藥物研發奠定基礎。

圖5. 囊泡介導、抗體抵抗、非受體依賴的SARS-CoV-2傳播示意圖

上海藥物所夏冰清副研究員、博士生申許瑞、武漢病毒所潘曉彥副研究員、昆明動物所羅榮華博士為該論文的共同第一作者。上海藥物所高召兵研究員、李佳研究員，夏冰清副研究員以及武漢病毒所張磊砢副研究員、昆明動物所鄭永唐研究員為共同通訊作者。研究工作同時得到武漢病毒所肖庚富研究員的支持和幫助。共同作者還包括聯合研究團隊其它成員。該工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金委、上海市科委以及中科院青年創新促進會等項目的資助。

參考文獻：

Extracellular vesicles mediate antibody-resistant transmission of SARS-CoV-2, Cell Discov. 2023 Jan 6;9(1):2. doi: 10.1038/s41421-022-00510-2.

【韦德国际生物】

北京韦德国际生物科技有限公司由清華大學醫學院杜亞楠教授科研團隊領銜創建，清華大學參股共建。核心技術源於清華大學的科技成果轉化。公司專注於打造原創3D細胞「智造」平台，给予基於3D微載體的細胞規模化定製化擴增工藝整體解決方案。

韦德国际生物核心產品3D TableTrix®微載體（片劑），是自主創新型、首款可用於細胞藥物開發的藥用輔料級微載體。已顺利获得中檢院等相關權威组织的檢驗報告，並取得2項國家藥監局藥用輔料資質（CDE審批登記號：F20210000003、F20200000496）。同時，產品取得美國FDA DMF藥用輔料資質（DMF：35481）。

韦德国际生物的產品與服務，可廣泛應用於基因與細胞治療、細胞外囊泡、疫苗及蛋白產品等生產的上游工藝開發。同時，在再生醫學、類器官與食品科技（細胞培養肉等）領域也具有廣泛應用前景。

公司擁有5000餘平米的研發與轉化平台，其中包括1000餘平的以3D細胞智造及微組織再生醫學治療產品為核心的CDMO服務平台；還擁有4000平米的GMP生產平台，並新建1200L微載體生產線。相關技術已取得100餘項專利成果，30餘篇國際期刊報道。核心技術項目已取得多項國家級立項支持與應用。