新冠研究重大突破：免疫 PET 成像实现非人灵长类体内新冠病毒全身可视化

《Nature Communications》：Whole-body visualization of SARS-CoV-2 biodistribution in vivo by immunoPET imaging in non-human primates

为探究 SARS-CoV-2 传播及长期影响，研究人员用免疫 PET 成像追踪病毒，发现感染后病毒在多器官存在。

　　## 新冠病毒研究新突破：免疫 PET 成像助力病毒全身可视化
自新冠疫情爆发以来，新冠病毒（SARS-CoV-2）给全球带来了巨大挑战。截至 2023 年 12 月，全球累计确诊病例已超 780 million 例。虽然现有治疗方法和疫苗降低了死亡率，但病毒仍在传播和变异，逃避免疫压力。而且，人们对 SARS-CoV-2 感染的长期影响，即 “长新冠（long-COVID）”，了解十分有限。目前常规检测手段只能获取有限的患者组织信息，难以全面了解病毒在体内的传播、持续存在以及病毒库的建立情况。因此，急需新的研究方法来深入探究这些问题。

在这样的背景下，来自法国 Université Paris-Saclay 等机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Nature Communications》上。该研究通过实施全身体内成像策略，旨在纵向评估 SARS-CoV-2 的生物分布，从而更好地理解病毒在体内的传播规律以及潜在的抗原持续存在情况，为解释长新冠患者的慢性炎症提供依据。

研究人员运用了多种关键技术方法：

1. 构建放射性示踪剂：开发了基于人单克隆抗体 COVA1-27 的放射性标记单克隆抗体（mAb）示踪剂[89Zr]COVA1-27-DFO，用于免疫 PET 分析 SARS-CoV-2 感染。
2. 动物模型实验：选用非人灵长类动物食蟹猴（cynomolgus macaque，CM）作为研究模型，控制接种剂量和暴露方式，对感染过程进行每日监测。
3. 成像技术检测：利用正电子发射断层扫描与计算机断层扫描（PET/CT）技术，对感染动物进行全身成像，检测示踪剂在体内的分布情况。
4. 样本检测分析：采集鼻咽、气管拭子以及血液样本，通过逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）检测病毒载量，同时对组织样本进行 γ 计数和原位杂交等分析。

研究结果如下：

1. 示踪剂的生成与验证：成功制备了[89Zr]COVA1-27-DFO 和[89Zr]IgG1-DFO（阴性对照），放射化学产率分别为 86 ± 4%（n=3）和 73%（n=1），放射化学纯度 > 99%，平均比活度分别为 64 和 27 MBq/mg。体外实验表明，DFO 功能化对 COVA1-27 与刺突蛋白的结合影响较小，且该抗体在生理条件下稳定。体内实验显示，[89Zr]COVA1-27-DFO 能特异性识别 SARS-CoV-2 刺突蛋白，其在刺突蛋白注射部位的 PET 信号显著高于 PBS 注射部位123。
2. 感染动物体内的示踪剂分布：
   • 康复动物：对感染 SARS-CoV-2 Delta 变异株三个月后的两只康复动物（CM1 和 CM2）进行 PET/CT 成像，发现[89Zr]COVA1-27-DFO 在其中一只康复动物（CM2）的肺部有摄取，且病变肺区域的摄取高于非病变区域。同时，在两只康复动物的大脑特定区域也检测到可见的 PET 信号，且信号在注射后第 2 天到第 3 天有所增加45。
   • 急性感染动物：在感染 SARS-CoV-2 Delta 变异株的动物中，[89Zr]COVA1-27-DFO 能在鼻腔、气管和肺部检测到病毒。例如，部分动物在感染后鼻腔内出现病毒积累，且 PET 信号与病毒 RNA 滴度相关；在气管中，感染动物的气管内有局部信号，且病毒感染动物的气管拭子放射性在 2 到 3 天内增加；在肺部，感染动物的肺部病变区域对[89Zr]COVA1-27-DFO 的摄取显著高于非病变区域678。
   • 其他器官：在肾脏中也检测到[89Zr]COVA1-27-DFO 和[89Zr]IgG1-DFO 的摄取，感染动物的肾脏对[89Zr]COVA1-27-DFO 的摄取高于对照组。通过 PET/CT 引导的尸检分析，进一步证实了病毒在肺部和肾脏的存在，且组织分析结果与 PET 信号一致910。
   
   
3. 低剂量示踪剂的检测效果：使用较低剂量（150 μg / 动物）的[89Zr]COVA1-27-DFO 进行实验，发现无法通过 PET 成像准确检测到病毒，表明需要更高浓度的示踪剂才能有效检测 SARS-CoV-21112。

研究结论和讨论部分指出，该研究成功利用非侵入性成像技术直接在体内检测到 SARS-CoV-2 抗原，这种结合直接病毒靶向和纵向追踪的方法，为研究 COVID-19 的病理生理学和病毒传播提供了强大的创新工具。通过研究病毒抗原在大脑和肺部等关键器官的持续存在情况，有助于深入了解长新冠的发病机制，也为未来潜在的治疗和疫苗疗效研究提供了重要参考，可用于评估它们对 SARS-CoV-2 在组织中分布的影响。虽然该研究存在动物数量有限等局限性，但为后续研究奠定了基础，未来可进一步扩大动物队列，开展更多关于其他 SARS-CoV-2 变异株和不同暴露途径的研究。