新冠病毒（SARS-CoV-2）的持续变异使得针对其 Spike 蛋白受体结合域（RBD）的抗体和疫苗效力不断被削弱，病毒通过在该区域积累突变实现免疫逃逸。这导致了一个尴尬的局面：疫苗研发似乎总是在追赶变异株的脚步，如同一年一度的流感疫苗更新，成本高昂且防护效果存在滞后性。因此，科学界一直在寻找冠状病毒中更为保守、不易变异的“阿喀琉斯之踵”，以期开发出具有广谱保护作用的下一代疫苗或疗法。融合肽（FP）和茎螺旋（SH）作为 Spike 蛋白中高度保守的区域，成为了备受关注的候选靶点。
在此背景下，研究人员在《Cell Reports》上发表了一项研究，深入探究了人体如何产生能够广泛中和多种 SARS-CoV-2 变异株乃至相关沙贝病毒的抗体反应。为了回答这些问题，研究人员对382名捐赠者的血清样本进行了系统的分析，这些样本来自老年人和医护人员队列，涵盖了不同的疫苗接种和感染历史。研究团队采用了假病毒中和实验来精确测量血清对不同冠状病毒的中和广度与效力，并通过酶联免疫吸附实验（ELISA）检测血清针对 Spike 蛋白全长、RBD、FP 和 SH 等不同抗原表位的抗体水平。为了明确不同类别抗体的功能贡献，他们创新性地使用了抗原特异性抗体耗竭技术，选择性去除血清中的 RBD 或 FP 特异性抗体，再观察剩余中和活性的变化。此外，研究还通过纵向样本分析，追踪了 FP 抗体在疫苗接种和自然感染过程中的动态变化。
广谱中和剂对相关的乙型冠状病毒具有广泛的交叉中和能力
研究人员首先根据血清对 SARS-CoV-2 原始株（WT）以及 BA.1 和 BA.5 变异株的中和效力，将样本分为广谱高效、广谱有效、窄谱高效、中等和弱效等不同组别。结果发现，一部分被称为“广谱高效”的血清样本，不仅对 SARS-CoV-2 变异株表现出极强的中和能力，还能有效中和 SARS-CoV 和 WIV1 等相近的沙贝病毒。然而，这种强大的中和能力并未延伸至更遥远的甲型冠状病毒（如 NL63, 229E）或乙型冠状病毒 MERS。特别值得注意的是，有过新冠病毒感染史的个体，其血清产生广谱高效中和能力的比例显著更高。
广谱中和血清拥有最高水平的茎螺旋和融合肽抗体
通过对比不同中和效力组别的血清，研究发现，广谱高效中和者的血清不仅含有高水平的 Spike 和 RBD 抗体，其针对高度保守表位 FP 和 SH 的抗体水平也显著高于其他组别。尤为重要的是，在广谱高效组别内，有新冠感染史的个体其 FP 特异性抗体水平显著高于未感染过新冠病毒的个体，这表明自然感染在激发 FP 靶向的免疫反应中扮演着关键角色。
RBD 和融合肽特异性抗体滴度与中和效力相关
对8名广谱高效中和者进行纵向分析发现，其血清中的 RBD 和 FP 特异性抗体的数量与对 SARS-CoV-2 的中和效力呈正相关，而 Spike 全长蛋白和 SH 特异性抗体则无此相关性。这提示，在广谱高效中和反应中，RBD 和 FP 特异性抗体是驱动中和活性的关键力量。
融合肽抗体有助于中和广度的形成
为了直接验证不同表位抗体的功能贡献，研究人员进行了抗体耗竭实验。结果显示，单独耗竭 FP 或 SH 抗体对大多数血清的中和活性影响有限。然而，当先耗竭掉占主导地位的 RBD 抗体后，在少数血清中仍能检测到对 SARS-CoV-2 和 SARS-CoV 的残余中和活性。对这些血清进行二次耗竭，去除 FP 抗体后，其中和活性完全消失。这一关键实验证明，在某些个体中，FP 特异性抗体确实能够独立贡献于跨物种的广谱中和能力。
融合肽特异性抗体仅由自然感染引发
最后，研究追踪了 FP 抗体产生的源头。结果显示，无论是疫苗接种前还是完成多剂疫苗接种后，未感染过新冠病毒的个体其 FP 抗体水平始终极低。相反，自然感染，特别是重症感染，能显著诱导 FP 抗体产生。更值得注意的是，在发生疫苗突破性感染的个体中，感染事件会立即引发 FP 抗体水平的急剧上升，而随后再次接种疫苗反而会导致这类抗体水平下降。这清晰地表明，现有的基于预融合稳定 Spike 蛋白（含2个脯氨酸突变）的 mRNA 疫苗本身难以有效激发 FP 抗体反应，甚至可能抑制由感染所诱导的这类反应。
本研究系统阐明了人体产生广谱抗冠状病毒抗体反应的机制，确认 RBD 抗体是中和作用的主要贡献者，同时揭示了 FP 这一超保守表位在少数个体介导的广谱中和中的作用。研究最重要的发现在于，指向“通用冠状病毒疫苗”理想靶点 FP 的抗体，其产生严重依赖于自然感染而非当前的疫苗接种策略。这暴露了现有疫苗平台在激发最广泛免疫保护方面的局限性。该研究为未来疫苗设计指明了方向：通过改造抗原（如使用非稳定化 Spike 蛋白或 FP 特异性疫苗），或许能够“解锁”针对 FP 等保守表位的强大、广谱免疫反应，从而为应对当前不断变异的 SARS-CoV-2 以及未来可能出现的新发冠状病毒提供更持久、更广泛的保护。
