当前，使用SARS-CoV-2单克隆中和抗体 (NAb) 是预防和治疗COVID-19的一种行之有效的策略。迄今为止，全球各科研机构已从康复期患者中分离出了多种针对 SARS-CoV-2刺突S糖蛋白的NAb。这些NAb中，大多数与S1亚基中的受体结合域RBD结合，并抑制病毒与人血管紧张素转换酶2 (hACE2)受体结合。
然而，许多NAb的体外中和效力与体内保护效果并不一致。虽然抗体的抗原结合域(Fab)对中和作用至关重要，但抗体的Fc区域也可以显着影响体内功效。以往研究表明，Fc区域的免疫功能包括激活补体、对吞噬细胞的调理作用、以及抗体依赖性的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）等。
然而，Fc区域效应功能也可能对宿主有害，尤其是针对呼吸道病毒，如呼吸道合胞病毒(RSV)和SARS-CoV，导致抗体依赖性增强(ADE)效应并加重疾病程度。因此，在临床治疗之前，需要仔细研究引起保护性或病理性后果的NAb机制。
在耶鲁大学和蒙特利尔大学的研究人员带领的一项新研究中，研究人员使用视频图像首次在活体动物中捕捉到了SARS-CoV-2病毒的致命传播。这项研究由来自耶鲁医学院的Priti Kumar, Pradeep Uchil, 和 Walther Mothes领导。于8月18日发表在《Immunity》杂志上，标题为：Live Imaging of SARS-CoV-2 Infection in Mice Reveals that Neutralizing Antibodies Require Fc Function for Optimal Efficacy。研究人员应用活生物发光成像（BLI）来监测使用中和抗体（NAb）治疗在感染了SARS-CoV-2-纳米环素酶的K18-hACE2小鼠的预防和治疗过程中的实时效果。实时成像显示，病毒从鼻腔依次传播到小鼠的肺部，然后系统地传播到包括大脑在内的各种器官，最终导致死亡。
生物发光成像 (BLI) 体内BLI 是一个常用的成像选择，这主要是因为该成像模式使用起来相对简单，并且具有高灵敏度。该技术依赖于报告基因的表达，该表达对所选肿瘤/免疫细胞中产生光的酶，例如：firefly、Renilla或Gaussia荧光素酶进行编码。在存在适当的外源性底物的情况下，例如：D-荧光素或腔肠素，荧光素酶将化学能转化为可见光，使用摄影机就可检测到该可见光，并可确定工程细胞的位置。
在这里，研究者建立了一种 BLI 驱动的方法来研究 SARS-CoV-2 感染，该方法具有充分表征的具有复制能力的SARS-CoV-2病毒，该病毒携带纳米荧光素酶 (nLuc) 报告基因代替ORF7A基因。SARS-CoV-2-nLuc 密切模仿野生型病毒复制动力学，并在体外5代内稳定维持nLuc报告基因。
体内BLI显示病毒从鼻腔传播到肺部以建立感染。随后是颈部淋巴结(cLN)、大脑和最后全身性播散的顺序感染。在神经侵入后，病毒在大脑中快速复制，导致感染后6-7天（dpi）爆发性感染和死亡。从恢复期的COVID-19受试者中分离出的高效NAb的单次预防性腹腔内(i.p.)给药预防了K18-hACE2小鼠中由 SARS-CoV-2引起的死亡。保护作用与施用的NAb和Fc介导的效应子功能的广泛定位有关，其中中性粒细胞、单核细胞和 NK 细胞的贡献以及炎症细胞因子的诱导减少。
这是首次能够实时看到SARS-CoV-2在活体动物中的转移，更重要的是，研究也进一步了解了中和抗体需要作用在哪些部位以阻止感染的进展。在这项研究中，研究人员用生物发光标记和先进的显微镜跟踪病毒的传播到单细胞的水平。在小鼠身上，病毒采用了医生治疗人类病人时熟悉的途径，高病毒载量首先出现在鼻腔，然后迅速传播到肺部，最终到达其他器官。当病毒到达大脑时，老鼠最终死亡。
然后，研究人员使用从康复期患者收集的血浆来治疗一些受感染的小鼠，即使感染后三天才使用，这种血浆也阻止了病毒的传播。研究人员发现，当这些抗体在感染病毒之前被使用时，可以完全预防病毒感染。
除了直接中和，耗尽研究也表明，Fc效应的NAb与单核细胞、中性粒细胞和自然杀伤细胞的相互作用，有效地抑制了炎症反应和限制免疫病理。同时研究强调，NAb兼具Fab和Fc效应功能在对抗SARS-CoV-2感染时至关重要。
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