《Science:成功诱导免疫系统产生关键抗体来抵御HIV的感染》

  • 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:2019-12-09
  • 近日,一项刊登在国际杂志Science上的研究报告中,来自杜克大学医学中心的科学家们通过研究清除了HIV疫苗开发过程中遇到的主要障碍,同时在动物模型中也证实有效,即诱导短时效抗体增殖来成为有效抵御HIV的中坚力量。

    医学博士Barton F. Haynes表示,如今我们并没有HIV疫苗的原因在于机体免疫系统无法制造出能够中和HIV的特殊抗体类型,这项研究中,我们通过对免疫系统进行工程化操作来使其产生一种特殊环境从而制造出合适的抗体。基于此前多年的研究结果,如今研究人员阐明了广谱中和性抗体(bnAbs)如何及何时在HIV感染者机体中出现,以及何时能够有效阻断抗体增殖来抑制病毒。

    其中一个问题在于免疫系统,其会将bnAbs视为一种危险并关闭bnAbs的产生过程;另外一个问题就是中和性抗体需要在其遗传组成上发生罕见改变,这在重要的B细胞多样化过程中并不会产生。这项研究中,研究人员追踪了相关突变,随后他们对一种HIV蛋白进行工程化修饰,靶向作用病毒包膜上V3聚糖区域位点,从而使其能够优先与携带必要突变的抗体相结合。利用表达人类中和性抗体前体的小鼠模型进行研究,研究人员发现,免疫原能够诱导B细胞谱系来经历不可能的突变从产生广谱性抗体。

    研究者Alt表示,我们能够制造出表达人类广谱性中和抗体的小鼠模型,这就能为我们提供强大的新型模型系统,在该系统中,我们就能够反复检测实验性的HIV疫苗;第二种谱系的bnAbs则会经历一种不可能的突变,其会结合病毒外膜上名为CD4结合位点的不同区域,当研究人员重建了抗体历史后,他们开发出了第二种免疫原,在非人类灵长类动物中进行测试后,研究者发现,这种免疫原同样会选择必要的突变,这就能够帮助开发潜在的CD4结合位点中和性抗体。

    如今研究者鉴别出了所需要的突变(免疫系统并不会轻易产生),同时能利用这些突变作为靶点开发新型疫苗,这样一来他们就能够克服主要的障碍,在bnAbs前体中选择合适的突变改变来开发新型HIV疫苗。如果没有合适的抗原选择,研究人员或许还需要数十年的疫苗接种才能够获得有效的抗体,如今研究者就能通过设计序列免疫原来加速这个时间轴,并选择所需的功能性抗体突变组合。

    本文研究中,研究人员阐明了诱导HIV广泛中和性抗体的复杂机制,通过免疫原设计选择特异性抗体核苷酸的策略未来或能应用于疫苗开发困难的其它感染;此外,本文研究结果对于癌症免疫疗法和自身免疫性疾病疗法的开发也至关重要,诸如此类策略都能精准地开启或关闭机体免疫系统的功能,同时还不会诱发有害的副作用。

    最后研究者表示,我们已经学习了很多关于免疫系统B细胞被控制的机制,以及如何操控免疫系统来制造所需抗体的机制,基于本文研究结果,后期我们还将继续深入研究来探索如何更有效地利用宿主机体的免疫系统抵御HIV。

  • 原文来源:http://news.bioon.com/article/6747631.html;https://science.sciencemag.org/content/366/6470/eaay7199
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    • 编译者:hujm
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    • 人们通常认为为了使HIV疫苗广泛有效,它必须刺激人体产生能够中和一系列HIV病毒毒株的抗体,即广泛中和抗体(bnAb)。如今科学家们说,他们已经朝着这个方向迈出了重要的一步。 在一项新的初步研究中,来自美国国家过敏与传染病研究所、斯克里普斯研究所、弗雷德-哈金森癌症研究中心和华盛顿大学等研究机构的研究人员发现一种实验性HIV疫苗能够诱导产生针对HIV的bnAb抗体所必需的人体免疫系统反应。这是首次证实一种疫苗能够在人类身上做到这一点。相关研究结果发表在2022年12月2日的Science期刊上,论文标题为“Vaccination induces HIV broadly neutralizing antibody precursors in human”。 这项新的研究以48名健康成年人为研究对象,这些参与者接受了两剂实验性HIV疫苗或者两剂安慰剂(非活性物质)。在36名接种这种实验性HIV疫苗的参与者中,35人显示罕见的产生针对HIV的bnAb抗体前体分子的称为B细胞的免疫细胞大幅增加。这一成就是“概念上的证明”,表明一种疫苗有可能诱发这种反应。 美国埃默里大学医学院副教授Colleen Kelley博士(未参与这项新的研究)说,“这当然是一个积极的发现,但还有很多研究工作要做。” Kelley表示,诱导这些B细胞产生是“第一步”。现在最大的问题是这些bnAb抗体前体分子是否能经诱导后成熟为bnAb抗体。 自20世纪80年代以来,科学家们一直在试图开发HIV疫苗,偶尔会出现希望的曙光,但随后又感到失望。由于许多原因,HIV是一个可怕的敌人---其中一个主要原因是它能够迅速变异,在从一个人传到另一个人时产生新的毒株。 针对病毒性疾病(比如麻疹、流感或COVID-19)的传统疫苗通过刺激免疫系统产生针对病毒的抗体来发挥作用。抗体是识别外来入侵者的专门蛋白,捕获并中和它们。Kelley解释说,这种传统的疫苗方法对艾HIV不起作用。她说,科学家们开发出能够成功产生抗体的疫苗,但是这些抗体并没有阻止HIV感染。论文共同通讯作者、弗雷德-哈金森癌症研究中心教授Juliana McElrath博士说,“我们一直未能开发出HIV疫苗,因为这真地很难做到。” 然而,近年来已经取得了一些重要进展。十多年前,科学家们已发现,一些HIV感染者能够产生针对该病毒的bnAb抗体。在实验室里,这些bnAb抗体能够中和一系列HIV病毒毒株,因为它们能够识别特定的HIV蛋白片段,即使这种病毒发生变异,这些蛋白片段也往往是保守的。 问题是,当HIV入侵身体时,免疫系统通常不会产生这类bnAb抗体。因此,科学家们面临的问题是:HIV疫苗接种能不能诱导它这样做?通过多年研究bnAb抗体与HIV的确切相互作用方式,科学家们已构建出新一代处于不同开发阶段的候选HIV疫苗。 这项新研究测试的一种实验性HIV疫苗被称为eOD-GT8 60mer。它是一种能引起免疫反应的工程化免疫原。它被设计用来刺激和扩大某些罕见的有潜力产生抗击HIV的bnAb抗体的B细胞。 在接受这种实验性HIV疫苗的36名志愿者中,没有任何安全问题。除了一个人之外,所有的人都表现出了这些作者寻找的免疫反应。McElrath和Kelley都说,这是一个必要的步骤。但是这只是一个复杂过程中的第一步。 McElrath说,“这种疫苗让事情开始发生变化。”需要额外的加强疫苗来引导这些产生bnAb抗体前体分子的B细胞,使它们成熟为能够预防HIV的bnAb抗体。 这些作者如今正在对健康志愿者进行另一项小型临床试验---这次是测试eOD-GT8 60mer,然后用不同的免疫原进行加强疫苗接种,以尝试进一步引导bnAb前体分子的成熟。 Kelley说,在经过几十年对HIV疫苗的探索之后,这种bnAb方法代表了一种“新的途径”。根据McElrath的说法,有理由保持谨慎的乐观。她说,“我确实认为,与我们之前的情况相比,这是一个重大进展。这为我们提供了一条前进的道路。” 参考资料: David J. Leggat et al. Vaccination induces HIV broadly neutralizing antibody precursors in humans, Science, 2022, doi:10.1126/science.add6502. Penny L. Moore. Triggering rare HIV antibodies by vaccination, Science, 2022, doi:10.1126/science.adf3722.
  • 《使用系统血清学方法分解多克隆疫苗诱导的体液免疫》

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    • 编译者:门佩璇
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    • 近日,来自墨尔本大学等的研究人员利用一种类似系统生物学的工具—系统血清学方法(Systems Serology),将实验和计算分析相结合,为开发有效HIV疫苗所需的机体复杂免疫反应进行有效的梳理。 研究人员采用了一种名为系统血清学的方法揭示了独特的基于疫苗的诱导抗体指纹,其可以突出已知的或新型的标志物来帮助保护个体抵御HIV的感染。研究者指出,开发一种有效的疫苗或可帮助个体有效抵御HIV的感染,尽管目前研究者有多种高效的方法来抑制HIV感染。系统血清学技术的发展是开发疫苗的关键一步,也是分析疫苗有效性的关键步骤,该技术可以帮助鉴别出机体完整的免疫反应组合来消除HIV的传播和感染。同时,这种新型分析工具还有望应用于多种传染病研究中,可以帮助评估未来基于抗体的新型疫苗。未来还需要进行更多更深入的研究来提供大量的数据助推新型HIV疫苗的开发进程。