西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心的科学家已经证明，新冠肺炎幸存者的一种强有力的抗体干扰了冠状病毒独特的尖峰表面的一个关键特征，并在此过程中导致这些尖峰的关键片段断裂。
这种抗体--一种微小的Y形蛋白，是人体对抗包括病毒在内的病原体的主要武器之一--是弗雷德·哈奇小组从华盛顿州一名病人早期收到的血样中分离出来的。
由LeoStanatatos博士、AndrewMcGuire和MariePancera博士领导的研究小组先前报告说，在病人自然产生的数十种不同抗体中，这一种--称为CV 30--的效力是竞争对手的530倍。
利用来自高能物理的工具，哈奇结构生物学家潘塞拉和她的博士后研究员尼古拉斯赫伯特博士现在已经绘制了CV 30的分子结构图。他们和他们的同事今天在网上发表了他们的研究结果。
自然通讯。
他们的研究成果是一组计算机生成的3D图像，这些图像将未经训练的眼睛视为一堆难以控制的面条。但对科学家来说，他们展示了由抗体的关键表面结构、冠状病毒的尖峰和穗在人类细胞上的结合位点组成的蛋白质的精确形状。这些模型描述了这些结构是如何像3D拼图中的碎片一样结合在一起的。
潘塞拉说：“我们的研究表明，这种抗体通过两种机制中和病毒。一种是它与病毒在人体细胞上的靶部位重叠，另一种是它导致部分穗脱落或与其他部位分离。”
在抗体复杂结构的表面，每一条松软的Y形手臂的尖端都有一个斑点。这一极小的小分子可以整齐地延伸到冠状病毒尖上的一个点，否则，这个位置就像抓住人类细胞上的对接点的抓钩一样工作。
这些钩子的目标是ACE 2受体，这是在连接人体肺组织和血管的细胞表面发现的一种蛋白质。但是，如果CV 30抗体覆盖了这些钩子，那么冠状病毒就不能轻易地与ACE 2受体连接。它感染细胞的能力减弱了。
这种非常有效的抗体不仅堵塞了冠状病毒尖刺的商业端，而且很明显，它会导致一段被称为S1的尖刺被剪掉。Hutch研究人员McGuire和他的实验室团队进行了一项实验，结果表明，在这种抗体存在下，随着时间的推移，抗体结合减少，这表明S1片段是从穗表面脱落的。
S1蛋白在帮助冠状病毒进入细胞中起着至关重要的作用。研究表明，在穗与ACE 2受体进行初步接触后，S1蛋白会像一个门一样摆动，帮助病毒与捕获的细胞表面融合，并在细胞内滑动。一旦病毒进入细胞，病毒就会劫持其基因和蛋白质制造机器的组成部分，制造出多个复制体，最终释放出来，感染其他目标细胞。
令人难以置信的小规模的抗体是难以理解的。这些蛋白质如此之小，以至于像蚊子一样聚集在病毒周围，而病毒的结构只能用最强大的显微镜才能看到。潘塞拉团队专注于抗体蛋白尖端的微小分子特征是以纳米--十亿分之一米为单位测量的。
然而，拥有正确工具的结构生物学家现在可以建立这些蛋白质的精确3D图像，推断出这些结构的各个部分是如何像拼图块一样吻合的，甚至可以将它们的相互作用动画化。
弗雷德·哈奇结构生物学家开发了一种从新冠肺炎早期幸存者的血液中提取的抗体的3D图像，有效地中和了冠状病毒。
尼古拉斯·赫伯特博士(Nicholas Hurlburt)帮助开发了这些图像。他讲述了这段短片，展示了这种抗体如何与臭名昭著的冠状病毒(Coronavirus)的尖峰相互作用，从而阻断了它们与人体细胞受体结合的能力，否则就会成为感染的入口。
建立这些纳米蛋白质模型的关键是使用X射线结晶学.结构生物学家通过用极其强大的X射线照射这些分子的冷冻结晶样品来决定蛋白质的形状。最强大的X射线来自一个被称为同步加速器光源的巨大仪器.同步加速器起源于20世纪30年代的原子粉碎实验，它是一个巨大的、强大的磁铁环，用来以接近光速的速度在圆形轨道上加速电子流。同步加速器成本太高，只有政府才能建造和运营它们。世界上只有40人。
潘塞拉的工作使用了先进光子源，这是芝加哥附近阿贡国家实验室的同步加速器，由芝加哥大学和美国能源部管理。阿贡的戒指直径1200英尺，占地80英亩。
当电子在同步加速器环附近飞驰时，它们会发出非常强大的X射线--比太阳亮得多，但发出的光束却比精确点还小。
来自世界各地的结构生物学家依靠这些明亮的X射线光束来照亮冰冻的蛋白质晶体。它们以这些明亮的光束穿过分子时弯曲的方式揭示了它们的结构。这需要强大的计算机将这些同步加速器实验的数据转换成蛋白质的图像，最终由结构生物学家完成。
弗莱德·哈奇的研究小组在其他结构生物学家的基础上研究了越来越多的抗冠状病毒的中和抗体。大多数冠状病毒疫苗候选者的目标是刺激和训练免疫系统制造类似的中和抗体，这些抗体可以识别病毒为入侵者，并在新冠肺炎感染之前阻止感染。
从新冠肺炎康复患者血液中提取的中和抗体也可能被注入感染患者--一种称为恢复期血浆疗法的实验方法。捐赠的血浆含有各种不同效力的不同抗体。虽然曾经被认为是有希望的，但最近的研究对它的有效性产生了怀疑。
然而，制药公司正在试验可以在实验室培养的强效中和抗体的组合。这些“单克隆抗体鸡尾酒”可按工业规模生产，通过向感染患者输注或作为预防药物用于预防感染。在与新冠肺炎会面后，特朗普总统收到了一种由生物技术公司Regeneron在临床试验中测试的实验性单克隆抗体药物，他将其明显的快速康复归功于他所接受的先进医疗。
弗雷德·哈奇(FredHutch)的研究团队希望，他们发现的蛋白--CV 30--可能对新冠肺炎的预防或治疗有帮助。为了发现，这种抗体，连同他们的团队正在研究的其他候选蛋白质，需要在临床前进行测试，然后在人体试验中进行测试。
潘塞拉说：“现在判断他们可能有多好还为时过早。”