Disease-Specific B Cell Epitopes for Serum Antibodies from Patients with SARS and Serologic Detection of SARS Antibodies by Epitope-Based Peptide Antigens¹

The Journal of Infectious Disease, 190, 797-809, 2004

Speaker: 劉倩如                               Time: 10/20/2004 15:00~16:00

Commentator: 葉才明老師                       Place: 601教室

嚴重急性呼吸道症候群( severe acute respiratory syndrome；SARS ) 是由一種新發現的冠狀病毒( coronavirus；SARS-CoV ) 所造成的呼吸道感染病症。第一個病例據稱是在西元2002年11月間，來自廣東佛山的一位商人。但是，全世界開始注意這疫情，始於2003年的2月，當時一位來自廣東的醫師，到香港旅行時發病，他同時感染了投宿旅館的其他12位旅客。接著就開始傳到世界各地，到2003年3月，已經有8439個病例，而其中更有812個病人死亡。當一個unknown的致病菌出現時，臨床上我們會使用傳統的鑑定方法，分子技術及microarray的方法來鑑定到底是哪一種病原菌造成了疾病。傳統的方法包括了病毒分離(virus isolation)、電子顯微鏡的觀察、組織學的觀察以及血清學上的分析。

而在這篇paper裡，作者提出了一個新的方法，就是利用phage display的方式來鑑定一個unknown致病菌。因為作者看到1994年發表於EMBO的一篇paper²，發現利用phage display的方式去找出HBV的antigen；而在1996年的另一篇paper中也看到利用phage display的方式去找出HCV的epitope。因此，本篇作者就想到要利用phage display的方式去找unknown的致病菌或是epitope，作者也先後在2001年發表利用phage display的方式找出肉毒桿菌的neutralizing epitope以及找出登革病毒type I的B細胞的epitope。當2002年爆發SARS時，作者就想用他們已經建立的phage display系統來找出unknown pathogen。最後科學家找出來造成SARS的病原菌是SARS coronavirus，作者也更進一步利用phage display的方式去印證了確實是由SARS CoV造成SARS。Phage display的方法是由George P. Smith在1985年首先發表於science。主要是把新的genetic material插到phage基因內，讓phage表現這些新的gene產生的protein到phage表面。插入不同的基因就表現不同的protein，再把這些phage匯集起來成為一個library。而在這篇paper是利用random peptide library。下圖是整個實驗的設計:

先利用健康人的血清，去做一個preclear的動作，去掉background，接著用感染SARS的病人血清去和phage random peptide library作用，biopanning三次，再去篩選immunopositive的clone。經過biopanning三次的過程後，affinity可以達到一萬四千倍。挑出來的clone再去做序列比對，作者發現，49個immunopositive clone有四個binding motif，其中有幾個clone還跟SARS CoV的序列相似。接著再用不同的方法分別去確定所挑出來的phage是針對SARS CoV有專一性的clone。而作者把挑出來的clone，利用ELISA的方式，用來篩檢SARS病人血清中的IgG及IgM，發現篩檢IgG跟IgM的sensitivity可以達到85.7%，若用synthetic peptide，sensitivity更可高達100%。因此作者想要建立一個pahge display的系統，當有一個新的致病菌產生時，可以利用這套系統，快速的找出致病菌，進一步針對致病菌來找出一個治療的方法。在這篇paper中，作者在比對序列時，也發現其中一個病人所挑出的clone的序列和human metapneumovirusu相似，作者推測，可能這個病人同時受到human metapneumovirusu和SARS CoV的感染。而phage display除了可以用來找epitope外，還有很多的功能，也可以利用來找cell或是organ-specfic peptide，也可以用來篩選disease-specific antigen。

Reference

1. Liu, I. J. et al. Disease-specific B Cell epitopes for serum antibodies from patients with severe acute respiratory syndrome (SARS) and serologic detection of SARS antibodies by epitope-based peptide antigens. J Infect Dis 190, 797-809 (2004).

2. Folgori, A. et al. A general strategy to identify mimotopes of pathological antigens using only random peptide libraries and human sera. Embo J 13, 2236-43 (1994).