Development and evaluation of neutralizing antibody against Severe Fever with Thrombocytopenia Syndrome Virus

Abstract

Severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS) is an emerging infectious disease localized to China, Japan, and Korea that is characterized by severe hemorrhage and a high fatality rate. Currently, no specific vaccine or treatment has been approved for this viral disease. To develop a therapeutic agent for SFTS, we isolated antibodies from a phage-displayed antibody library that was constructed from a patient who recovered from SFTS virus (SFTSV) infection. One antibody, designated as Ab10, was reactive to the Gn envelope glycoprotein of SFTSV and protected host cells and A129 mice from infection in both in vitro and in vivo experiments. Notably, Ab10 protected 80% of mice, even when injected 5 days after inoculation with a lethal dose of SFTSV. Using cross-linker assisted mass spectrometry and alanine scanning, we located the non-linear epitope of Ab10 on the Gn glycoprotein domain II and an unstructured stem region, suggesting that Ab10 may inhibit a conformational alteration that is critical for cell membrane fusion between the virus and host cell. Ab10 reacted to recombinant Gn glycoprotein in Gangwon/Korea/2012, HB29, and SD4 strains. Additionally, based on its epitope, we predict that Ab10 binds the Gn glycoprotein in 247 of 272 SFTSV isolates previously reported. Together, these data suggest that Ab10 has potential to be developed into a therapeutic agent that could protect against more than 90% of reported SFTSV isolates.

중증열성혈소판감소증후군은 최근 생겨난 감염병으로, 중국, 일본, 한국 지역에 제한적으로 발생하며, 심한 체내 출혈과 높은 치사율을 보인다. 현재 이 바이러스 질환에 대한 특이적인 백신이나 치료제가 허가된 바는 없다. 중증열성혈소판감소증후군의 치료제를 개발하기 위해, 먼저 중증열소판감소증후군 바이러스의 감염에서 회복한 환자로부터 수립된 파지-항체 라이브러리로부터 항체들을 분리해냈다. 그 중, Ab10으로 명명한 항체는 중증열성혈소판감소증후군 바이러스의 Gn 외막 당단백질에 반응하였고, 시험관내 세포실험과 동물실험에서 숙주 세포와 A129 마우스의 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 감염을 막는 효과를 보였다. 특히, Ab10 항체의 보호 효과는 치사량의 바이러스가 주입된 5일 이후에도 80%의 마우스에서 보여졌다. 가교제를 이용한 질량분석과 알라닌 아미노산 치환 스캔 기법을 통해 Gn 당단백질의 도메인2과 줄기 부분에 존재하는 Ab10 항체의 구조적 결합 부위 위치를 찾아낼 수 있었고, 이는 Ab10 항체가 바이러스와 숙주 세포간 세포막 결합에 중요한 바이러스의 구조 변화를 막을 수 있음을 보여준다. Ab10 항체는 Gangwon/Korea/2012, HB29, SD4 바이러스 변종의 재조합 Gn 당단백질에 모두 결합했다. 그리고 항체 결합 부위를 토대로 하여 분석한 결과, 기존에 발표된 272종의 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 분리주들 중 247종에서 Gn 당단백질에 결합할 수 있다고 예측되었다. 따라서, 이들 결과는 Ab10항체가 치료제로서 개발될 가능성이 높으며, 90% 이상의 중증열성혈소판감소증후군 바이러스 분리주들로 부터 보호 효과를 보일 수 있음을 시사한다.