《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
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  • 《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。
  • 《研究揭示靶向NS1的黄病毒广谱保护性抗体作用机制》

    • 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:2021-01-10
    • 1月8日,中国科学院院士、中国科学院微生物研究所/中国科学院北京生命科学研究院研究员高福研究组,微生物所研究员施一研究组与澳大利亚昆士兰大学教授Paul R. Young、博士Daniel Watterson研究组合作,在Science发表了题为A broadly protective antibody that targets the flavivirus NS1 protein的研究论文,发现了一株对多种黄病毒都有保护效果的单克隆抗体1G5.3,并首次揭示了NS1广谱保护性抗体的作用机制,指出黄病毒非结构蛋白NS1可以作为通用疫苗设计的新靶点,有效避免ADE效应。 黄病毒是一类主要通过蚊媒传播的病毒,包括有登革病毒(DENV)、西尼罗病毒(WNV)及寨卡病毒(ZIKV)等,在热带、亚热带地区流行,危害大。目前,针对大多数黄病毒,未有有效的抗病毒药物和疫苗。开发广谱保护性疗法和疫苗成为黄病毒防控领域的关键且未实现的目标。之前的黄病毒治疗靶标和疫苗设计主要聚焦在病毒囊膜表面的E蛋白,高福团队于2016年解析了靶向E蛋白且能交叉保护寨卡病毒的单克隆抗体2A10G6的作用机制,并从中国寨卡康复病人体内鉴定出高效、特异的靶向寨卡病毒E蛋白的单克隆抗体。然而,E蛋白诱导的抗体保护范围有限,更重要的是,登革病毒感染以及疫苗研发过程中,发现E蛋白免疫会诱导产生有交叉反应性而中和能力差的抗体,当机体感染不同类型登革病毒时,这些抗体会产生抗体依赖增强(ADE)效应,反而会导致更加严重的感染。这对开发安全有效的广谱疫苗造成了挑战。 寨卡病毒等黄病毒共编码10种蛋白,其中非结构蛋白NS1是病毒唯一分泌并与宿主相互作用的重要蛋白,在病毒复制、致病及免疫逃逸中起关键作用。NS1在细胞内形成同源二聚体,与胞内膜系统的脂类结合,参与病毒复制,同时NS1还可形成由3个二聚体组成的同源六聚体,以可溶性形式分泌于胞外,与宿主免疫系统及其他宿主因子相互作用,帮助病毒免疫逃逸以及加强致病性。2016年至2017年,高福和施一研究团队解析了寨卡病毒NS1的C端分子结构,揭示了不同黄病毒NS1存在不同的表面电荷分布,随后解析了寨卡病毒NS1全长蛋白的二聚体结构,发现了NS1膜结合的关键区域,从结构上对NS1有了更深入的认识。2015年,Paul R. Young研究组发现DENV NS1是DENV的关键致病因子,可通过激活TLR4通路破坏血管内皮细胞层的完整性,或与登革患者的血管渗漏症状有关。NS1由感染细胞分泌,并在感染患者的血液中大量存在,因此靶向NS1的抗体可以通过抑制NS1的功能起到抗病毒的效果。以往研究发现,在多种黄病毒感染模型中,接种了NS1疫苗的小鼠可以免受病毒的致命攻击。NS1蛋白与E蛋白不同,不位于病毒表面,因此NS1抗体带来的ADE风险很低。尽管这些特征表明NS1是很有希望的疫苗和治疗性抗体靶点,但广谱性NS1抗体介导保护的范围和作用机制仍不清楚。 在这些研究基础上,研究人员希望能找到靶向NS1的广谱干预手段,从而达到广谱抗多种黄病毒的目标。研究筛选到一株单克隆抗体1G5.3,发现其对DENV及ZIKV的NS1都有结合。通过结构生物学手段,分别解析了1G5.3跟DENV-2及ZIKV NS1的复合物结构,发现其结合在NS1 C端 β梯形结构域的顶端,因此既能结合NS1二聚体,也能结合分泌到细胞外的NS1六聚体(图1)。