《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
相关报告
  • 《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。
  • 《《自然》:让中和抗体具备疫苗特性?Vir合作揭示“加强版”中和抗体机理》

    • 来源专题:中国科学院病毒学领域知识资源中心
    • 编译者:malili
    • 发布时间:2020-10-24
    • 在对抗新冠病毒感染的研发方面,疫苗和中和抗体的开发是两个重要的方向。如今多款候选新冠疫苗已经进入3期临床试验,针对新冠病毒的中和抗体的3期临床试验也已经展开。通常,我们认为疫苗和中和抗体在保护人们不受新冠病毒感染方面起到不同的作用。疫苗通过激发人体的适应性免疫反应,让人体产生针对新冠病毒的抗体和免疫细胞反应,我们也称之为“主动免疫”。而中和抗体则能够通过与病毒结合,起到阻止它们进入和感染细胞的作用,我们也称之为“被动免疫”。主动免疫产生过程较慢,但是可能更为长久,被动免疫见效更快,但是可能持续时间较短。 然而近日,Vir Biotechnology公司和洛克菲勒大学的研究人员通过对抗体Fc端的改造,不但让它们能够提供“被动免疫力”,还赋予了它们促进树突状细胞(dendritic cells)成熟和激活CD8阳性T细胞的能力。这让这些抗体有了与疫苗类似的增强主动免疫反应的潜力,从而可能进一步延长对病原体的保护能力。这项研究近日在《自然》以加速预览的形式发表。 中和抗体的多种功能 提到中和抗体,我们最熟悉的可能是它的中和功能。中和抗体通过与病毒表面的特异性抗原相结合,防止它们与细胞上表达的受体相结合并且进入细胞。这一功能可以防止病毒感染尚未受到感染的细胞。以针对新冠病毒的中和抗体为例,多款抗体都靶向新冠病毒刺突蛋白的受体结合域(RBD)。这是刺突蛋白与细胞上的ACE2受体结合的关键蛋白域,通过阻断它们之间的相互作用,可以防止新冠病毒感染人体细胞。 然而,对于已经受到病毒感染的细胞来说,病毒已经进入细胞内并且开始复制。对这些已经被病毒感染的细胞,有些中和抗体能够通过它的Fc端募集和激活巨噬细胞和天然杀伤细胞(NK cell)。这些先天免疫细胞能够杀死受到病毒感染的细胞,从而消灭体内潜在的病毒来源。例如,Vir Biotechnology公司和葛兰素史克(GSK)联合开发的中和抗体VIR-7831就通过对抗体Fc端的优化增强了它激活巨噬细胞和NK细胞的能力。这款中和抗体目前也已经进入3期临床试验。 中和抗体的Fc端能够激活巨噬细胞和NK细胞的原因是它们可以与表达在这些细胞表面的Fc受体相结合。人体的不同细胞表面也表达着多种不同的Fc受体(FcγR),它们可以产生激活性或者抑制性功能,在发布在《自然》的这项研究中,研究人员尝试了对抗体Fc端的进一步优化。 赋予中和抗体激活T细胞的能力 人体细胞表面表达的Fc受体有很多种类,包括FcγRI,FcγRIIa,FcγRIIb等等。通过对抗流感病毒的中和抗体Fc端进行工程化设计,研究人员设计出拥有不同类型Fc端的流感病毒中和抗体。它们对不同类型Fc受体的结合能力也不一样。 在动物实验中,研究人员先给小鼠注射拥有不同Fc端的中和抗体,然后让小鼠感染能够致死剂量的感冒病毒,检验哪种种抗体能够保护小鼠不受感冒病毒的伤害。实验结果表明,一种携带名为GAALIE的Fc变体的抗体(下称GAALIE抗体)对小鼠的保护作用最佳,这款抗体增强了抗体Fc端与FcγRI,FcγRIIa和FcγRIIIa/b的结合能力。那么这款中和抗体是通过什么方法产生保护作用的呢? 对小鼠免疫细胞反应的分析显示,GAALIE抗体能够促进树突状细胞的成熟和CD8阳性以及CD4阳性T细胞的激活。树突状细胞的作用是将病毒抗原呈现在细胞表面,在激活CD8阳性T细胞方面具有关键性的作用。而这些细胞表面上表达着FcγRIIa受体。 GAALIE抗体在预防和治疗模型中表现出更好的防护能力 根据实验结果,研究人员推测GAALIE抗体能够通过与树突状细胞表面的FcγRIIa受体结合,促进树突状细胞的成熟,从而更好地激活CD8阳性T细胞反应。但是同时,以往研究显示,抗体Fc端通过与细胞表面的受体相结合,可能引发抗体依赖性增强疾病(ADE)。那么GAALIE抗体会不会也产生ADE作用? 为了回答这个问题,研究人员在流感预防模型和流感治疗模型中检测了GAALIE抗体和野生型抗体的保护效果。实验结果显示,GAALIE抗体不但没有增强疾病严重程度,而且与野生型相比,在加快动物体重恢复和提高动物生存率方面都表现出更好的效果。 研究人员指出,这项研究意味着,通过对中和抗体的Fc端进行改造,能够赋予它们增强适应性免疫反应的能力,而适应性免疫反应在维持对病原体的长期免疫力方面至关重要。文章的共同作者之一,Vir Biotechnology公司的首席科学官Herbert “Skip” Virgin博士说:“我们期待探索GAALIE类型抗体与疫苗类似的潜力。” 目前,Vir公司的研发管线中已经有两款中和抗体使用这一技术,其中名为VIR-7832的中和抗体是一款针对新冠病毒的中和抗体。对它的工程化改造不但延长了它的半衰期,而且提高了它在肺部的生物利用度,对Fc端的改造让它不但可能成为治疗COVID-19的疗法,还可能成为预防性T细胞疫苗。这款候选疫苗预计在今年晚些时候将进入2期临床试验。 (来源:药明康德) 参考文献: [1] New test detects coronavirus in just 5 minutes. Retrieved October 12, 2020, from https://www.sciencemag.org/news/2020/10/new-test-detects-coronavirus-just-5-minutes [2] Fozouni et al., Direct detection of SARS-CoV-2 using CRISPR-Cas13a and a mobile phone. medRxiv, doi: https://doi.org/10.1101/2020.09.28.20201947 链接:https://mp.weixin.qq.com/s/1RxozjkcwKu1xjY0KznGkQ 原文链接:http://www.chinacdc.cn/gwxx/202010/t20201020_222217.html