登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《Plos Pathgen：研究揭示人体内抗体中和广泛传播的病毒的机理》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者： hujm
  • 发布时间：2018-03-09

  • 科学家们已经找到并表征了人免疫系统产生的靶向呼吸道合胞体病毒（RSV）含有的一种重要蛋白的四种抗体的活性，相关研究于近日发表在《PLOS Pathogens》上。

    RSV感染了全世界大多数两岁以下的孩子。它会引起温和的受寒症状，但是也可能引起肺炎这样的严重疾病。尽管这种病毒及其近亲人偏肺病毒（hMPV）具有全球性的影响，但目前为止还没有被批准的疫苗可以对抗这些病毒。

    为了帮助相关疫苗开发，来自范德堡大学医学中心James Crowe实验室的Jarrod Mousa及其同事一起研究了人免疫系统应对RSV感染产生的抗体。疫苗通过促使机体产生强烈的抗体反应对抗入侵的病菌，因此研究抗RSV抗体价值连城。

    过去的研究已经发现人体产生的抗体可以结合在RSV F蛋白上的特殊位置以抑制这种病毒与人细胞融合的能力。通过使用来自供体的血液，Mousa及其同事找出了四种抗体，可以结合在RSV F蛋白的IV位点。

    其中一种抗体叫做3M3，具有非常强的中和RSV的能力，这表明这种抗体可能在治疗和预防这种病毒感染过程中具有重要作用。另一个抗体17E10可以同时中和RSV和hMPV的能力，而这两种病毒具有很相似的F蛋白。

    “当我们发现这么强有力的抗体时我们很兴奋。” Crowe说道。“这些新发现告诉我们如何设计针对这些常见病毒的更有效的新抗体。”

    为了研究抗体-病毒相互作用的分子机理，研究人员系统地改变了F蛋白上的氨基酸序列，随后检测了这些改变如何影响相互作用。他们发现四种抗体与RSV的作用方式不同，每种抗体依赖结合的氨基酸序列不同。

    研究团队还使用电子显微镜观察了抗体-病毒相互作用。他们发现和其他三种蛋白质相比，17E10可以结合F蛋白更深的角落。这个不同寻常的角可能与17E10中和RSV和hMPV的能力直接相关。

    这些发现强调了RSV F蛋白的结构特征可能对于疫苗开发有意义。关于RVS和hMPV相似性的进一步研究将有助于开发出可以同时对抗两种病毒的疫苗。

  • 原文来源：http://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1006837
132浏览量
原文链接
相关报告

  • 《Science：揭示超强效的合成纳米抗体中和新冠病毒机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-11-20
    • 在过去的20年里，有三种人畜共患的β冠状病毒进入人类群体，引起严重的呼吸道症状，死亡率很高。COVID-19大流行是由SARS-CoV-2引起的，SARS-CoV-2是这三种冠状病毒中最容易传播的一种。到目前为止，还没有针对任何冠状病毒的预防治疗方法获得批准，而且针对SARS-CoV-2的有效和广泛可用的疫苗的上市时间表仍然不确定。因此，开发新的治疗和预防方法仍然是至关重要的。 冠状病毒的病毒颗粒被含有负责病毒进入宿主细胞的同源三聚体跨膜糖蛋白---刺突蛋白（S蛋白）---的膜包围。S蛋白的表面暴露部分由两个结构域---S1和S2---组成。S1结合宿主细胞受体血管紧张素转化酶2（ACE2），而S2催化病毒和宿主细胞膜的融合。 包含在S1内的是受体结合结构域（RBD）和N末端结构域（NTD），其中RBD直接与ACE2结合。RBD通过一个柔远的区域连接到S蛋白的主体，并且可以以一种不可访问的向下构象（down-state）或一种可访问的向上构象（up-state）。与ACE2结合需要RBD处于向上构象，并使得它可被宿主蛋白酶裂解，从而触发病毒进入宿主细胞所需的S2构象变化。在SARS-CoV-2病毒颗粒中，S蛋白在一种活跃的开放构象（至少有一个RBD处于向上构象）与一种非活跃的封闭构象（所有三个RBD处于向下构象）之间进行交换。 在一项新的研究中，来自美国加州大学旧金山分校等研究机构的研究人员通过筛选酵母表面展示文库（含有大于2×109种合成纳米抗体序列）中与S蛋白胞外结构结构域（ectodomain）结合的纳米抗体序列，分离出中和SARS-CoV-2的单域抗体（纳米抗体）。 这些作者利用SARS-CoV-2 S蛋白的一种突变形式（SpikeS2P）作为抗原。SpikeS2P缺乏S1和S2结构域之间的两个蛋白分解裂解位点之一，并引入两个突变和一个三聚化结构域（trimerization domain）来稳定S蛋白的融合前构象。他们用生物素或用荧光染料标记SpikeS2P，并通过多轮筛选---先是通过磁珠结合随后通过荧光活化细胞分选---来选择展示纳米体的酵母（图1A）。相关研究结果近期发表在Science期刊上，论文标题为“An ultrapotent synthetic nanobody neutralizes SARS-CoV-2 by stabilizing inactive Spike ”。 三轮筛选产生了21个独特的结合SpikeS2P的纳米抗体，而且ACE2胞外结构域（ACE2-Fc）的二聚体构造体可降低这种结合。这些纳米抗体分为两类。第I类纳米抗体结合RBD并直接与ACE2-Fc竞争（图1B）。这一类的典型例子是纳米抗体Nb6，它可与SpikeS2P和RBD单独结合时，结合常数KD分别为210nM和41nM（图1C）。第II类纳米抗体，以纳米抗体Nb3为例，它结合SpikeS2P (KD=61nM)，但不显示与RBD单独结合。在存在过量ACE2-Fc的情况下，Nb6和其他I类纳米抗体的结合完全被阻断，而Nb3和其他II类纳米抗体的结合则适度下降（图1B）。这些结果表明，I类纳米抗体以RBD为靶点阻断ACE2结合，而II类纳米抗体以其他表位为靶点。事实上，表面等离子共振（SPR）实验表明I类和II类纳米抗体可以同时结合SpikeS2P（图1D）。 与SpikeS2P相比，I类纳米体与分离的RBD的结合呈现出一致更快的结合速率常数(ka)，这表明RBD可访问性影响了KD。接下来，这些作者测试了I类和II类纳米抗体抑制荧光标记的SpikeS2P与表达ACE2的HEK293细胞结合的效率（图1E）。I类纳米抗体Nb6和Nb11作为两个最有效的克隆出现，IC50值分别为370和540nM。II类纳米抗体在该试验中几乎没有表现出活性。他们优先选择了两种I类纳米抗体：Nb6和Nb11，它们强劲地结合SpikeS2P，与SpikeS2P或RBD结合之间的ka差异相对较小。对于II类纳米抗体，他们优先考虑Nb3，这是基于它在纯化过程中较高的相对产量。 阻止SARS-CoV-2进入宿主细胞的策略旨在阻断ACE2-RBD的相互作用。虽然高亲和力的单克隆抗体作为潜在的治疗方法处于领先地位，但是它们通过哺乳动物细胞表达产生的成本很高，并且需要由医疗保健专业人员进行静脉注射。预防性使用需要大剂量，这是因为只有一小部分抗体能穿过气道内的上皮细胞层。相比之下，纳米抗体可以廉价地在细菌或酵母中产生。纳米抗体固有的稳定性使得它们能够直接气雾化递送到鼻腔和肺部上皮。事实上，靶向呼吸道合胞病毒的三聚体纳米抗体（ALX-0171）的气溶胶递送最近被证明可以有效地降低住院婴儿的可测量病毒载量。最后，骆驼衍生纳米抗体的潜在免疫原性可以通过既定的人源化策略来降低。 纳米抗体多聚体化已被证明可以通过亲合力（avidity）来提高靶标亲和力（affinity）。针对Nb6和mNb6而言，结构指导设计的多聚体构造体同时结合S蛋白的所有三个RBD，可导致它们的效力显著提高。此外，鉴于RBDs必须处于向上构象才能与ACE2结合，因此对RBD可访问性的构象控制可作为一种附加的中和机制发挥作用。事实上，当mNb6三聚体（mNb6-tri）与S蛋白结合时，它通过直接封闭结合位点和将RBD锁定在非活性构象来阻止ACE2结合。 II类中和纳米抗体展示了一种破坏S蛋白功能的潜在新机制。在预防或治疗性鸡尾酒中配对使用I类和II类纳米抗体可能强效地中和和阻止SARS-CoV-2的逃逸变体。因此，这些作者发筛选出的抗S蛋白纳米抗体的组合稳定性、有效性和多样化的表位参结合为为限制COVID-19大流行造成的持续死亡提供了一种独特的潜在预防和治疗策略。
    368浏览量
    原文链接

  • 《Nature：组合使用两种强效的抗体可在数月内抑制人体内的HIV病毒》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2018-09-28
    • 抗HIV药物已阻止了数百万人因患上艾滋病（AIDS）而过早死亡，但是HIV感染者必须每天服用这些药物，而且是终生服用。如今，两项针对少数人的临床研究首次表明输注两种强效的抗HIV抗体能够在数个月之内完全抑制HIV病毒。如果这些研究结果在更大规模的研究中得到验证的话，那么它们就可能简化对那些难以每天服用药物的HIV感染者的治疗，降低耐药性出现的风险，甚至有助于降低HIV传播率。 美国宾夕法尼亚大学临床病毒学家Katharine Bar（未参与这两项研究）说，“这是一项非常令人兴奋的进展。”Bar特别感到备受鼓舞，这是因为她曾经利用一种抗体（即VRC01）开展两项类似的临床研究（NEJM, 24 November 2016, 375:2037-2050, doi:10.1056/NEJMoa1608243，详情参见生物谷新闻报道：利用抗体VRC01抑制感染者体内的HIV），但是它几乎没有产生持久的疗效：抵抗性的HIV病毒很快就出现了。这些失败，再加上动物研究中令人失望的结果，导致这个领域的一些人认为这种策略没有任何价值。 美国洛克菲勒大学免疫学家Michel Nussenzweig想要知道这种抗体是否需要更多的力量。他和同事们给HIV感染者输注了两种抗体，这些抗体要比Bar使用的一种抗体具有更大的杀伤力。正如他们报道的的那样，这种策略在一项临床试验中得到了回报。 Nussenzweig及其同事们选择了两种抗体：3BNC117和10-1074，这两种抗体的功效都比之前测试的一种抗体更强，并且能够“中和”更广泛的HIV变异体。这些所谓的广泛中和抗体自然地出现在一些多年来一直遭受不受控制的HIV感染的患者体内，不过在此过程中，这些抗体几乎不会控制这种病毒感染。在这项临床试验中，11名通过服用抗逆转录病毒药物（ARV）成功抑制了体内HIV感染随后停止服用这种药物的患者接受三次这两种抗体输注。相关研究结果发表在2018年9月27日的Nature期刊上，论文标题为“Combination therapy with anti-HIV-1 antibodies maintains viral suppression”。 在这11名停止服用ARV药物的人中，有9人在平均15周内将这种病毒抑制到标准测试中的检测水平以下，在此之后，HIV水平发生了反弹。分析结果表明最HIV病毒水平最早发生反弹的两个人在这项临床试验开始时具有抵抗这两种抗体的HIV变体。令人关注的是，有两名参与者在停止服用ARV药物一年后，仍然没有发生HIV病毒水平反弹。 在美国加州大学旧金山分校主攻艾滋病治疗研究的Steven Deeks说，他对两名仍然停止ARV治疗的参与者特别感到好奇。他强调，由于无法解释的原因，一小部分人在停止ARV治疗多年后仍能控制HIV感染（Science, 26 July 2017, doi:10.1126/science.aan7157），这两名参与者可能只是这个幸运人群中的一部分。或者可能是这种抗体治疗具有远远超过这两种抗体寿命的“疫苗”效应。 Deeks指出，早些时候利用这些抗体在猴子中开展的研究（Nature, 23 Mar 2017, 543(7646):559–563, doi:10.1038/nature21435，详情参见生物谷新闻报道：早期抗体免疫疗法有望诱导长久的抗HIV免疫反应）提示着这种疫苗效应的存在。在这项由Nussenzweig和美国国家过敏症与传染病研究所病毒学家Malcolm Martin领导的猴子实验中，感染了HIV病毒猴子版本（即SHIV）的6只猴子在接受三次这两种抗体的静脉注射后，控制这种病毒感染超过2年，比这两种抗体在体内的持续时间还要长。Nussenzweig和Martin及其同事们证实当他们剔除这些猴子体内有助免疫系统清除被SHIV感染的细胞的T细胞时，这种病毒卷土重来。 这提示着当这两种抗体与这种病毒结合时，免疫系统对它们产生强烈的持续存在的T细胞反应。实际上，这种抗体治疗无意中通过增强免疫系统来提供长期保护。Deeks说，“这就是如今我们想要在患者身上创造的形象，这为我们提供了一种可行的可测试的策略，这种策略至少可能在某些人身上发挥作用。” Nussenzweig说，在这种针对HIV感染的抗体治疗展示它的价值之前，还有许多研究工作要做。除了提高观察谁最有可能对这种治疗作出反应的能力之外，他的研究团队正在对这两种抗体进行修饰，这样它们就可在体内持续存在更长时间。Nussenzweig预测他很快就会有在将近一年内保持功能的抗体。他说，“那是很长的一段时间。”针对更多患者的组合抗体研究正处于规划阶段。
    111浏览量
    原文链接