《对强效HIV抗体的新见解有助改进HIV疫苗设计》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: huangcui
  • 发布时间:2019-03-14
  • 在寻求开发有效的HIV疫苗的过程中,科学家们将注意力集中在识别和靶向这种病毒外膜的一个区域,在这个区域,一系列抗体能够结合和中和这种病毒。

    但是,与HIV一样,靶向这种病毒的广泛中和抗体(broadly neutralizing antibody, bnAb)也是高度复杂的,并且是在一系列复杂的事件中产生的,而且这些事件难以追溯到它们的起源,也难以重建。

    在一项新的研究中,来自美国杜克大学疫苗研究所的研究人员强调了在bnAb早期出现的之前未被研究的突变的重要性,这些突变使得bnAb具有适应HIV外膜蛋白结构变化的灵活性。这种灵活性使得这些抗体能够结合多种HIV毒株,并更有效地中和这些HIV毒株。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Selection of immunoglobulin elbow region mutations impacts interdomain conformational flexibility in HIV-1 broadly neutralizing antibodies”。

    论文通讯作者、杜克大学人类疫苗研究所免疫识别与生物分子相互作用分析核心实验室S. Munir Alam博士表示,他们着重关注抗体的一个称为'肘部区域(elbow region)'的特定区域发生的突变,其中这个特定区域是让这些抗体更灵活以及它们中和HIV-1病毒的功能所必需的。Alam指出,他们发现关键肘部区域突变的选择和灵活性特征是广泛中和抗体谱系成熟的早期阶段的一个必要步骤。Alam及其团队(包括论文第一作者Rory Henderson、Brian E. Watts和Hieu N. Ergin)使用了生物物理工具和分子动态模拟方法来研究抗体分子运动随时间的变化。这种建模能够让他们了解产生HIV bnAb所面临的其他障碍。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41467-019-08415-7
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    • 编译者:hujm
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    • 在一项新的研究中,来自美国斯克里普斯研究所的研究人员提出了一种更快的方法来分析实验性疫苗抵抗HIV和其他病原体的结果。他们的新方法让科学家们快速地评估对一种病原体或疫苗作出反应时个体产生的全部抗体谱,并确定这些抗体是否可能有效地抵抗这种病原体。相关研究结果于2018年8月7日在线发表在Immunity期刊上,论文标题为“Electron-Microscopy-Based Epitope Mapping Defines Specificities of Polyclonal Antibodies Elicited during HIV-1 BG505 Envelope Trimer Immunization”。论文通信作者为斯克里普斯研究所的Lars Hangartner博士和Andrew Ward博士。
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    • 编译者:hujm
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    • 据联合国艾滋病规划署(UNAIDS)的统计,全世界约有3500万人死于由HIV病毒感染引起的免疫缺陷综合征(AIDS,俗称艾滋病)。如今,目前约有3800万人感染了HIV。抗病毒药物可以让HIV感染者存活下来,并降低他们将这种病毒传播给他人的能力,但是这些药物不能清除这种病毒感染,因此必须终生服用。 长期以来,科学家们早已意识到为了清除作为主要公共卫生威胁的HIV,人类需要一种以低成本向未感染者提供的预防性疫苗。然而,HIV的快速突变率和其他逃避免疫攻击的策略使得设计这类疫苗极为困难。 在一项新的研究中,来自美国斯克里普斯研究所和非营利性疫苗研究组织国际艾滋病疫苗计划(IAVI)的研究人员报道他们开发出的一种实验性HIV疫苗已达到了一个重要的里程碑:它可以触发中和多种HIV毒株的抗体---即所谓的广泛中和抗体(bnAb)---产生。相关研究结果近期发表在Immunity期刊上,论文标题为“Vaccination with Glycan-Modified HIV NFL Envelope Trimer-Liposomes Elicits Broadly Neutralizing Antibodies to Multiple Sites of Vulnerability”。论文通讯作者为斯克里普斯研究所免疫学与微生物学系教授Richard Wyatt博士。 这种疫苗设计的核心在于一种基于HIV Env蛋白的病毒模拟蛋白。正常情形下,灌木状Env蛋白的多个拷贝散布在每个球形HIV病毒颗粒的表面上。每个Env蛋白含有的分子结构允许它结合到位于免疫细胞表面的一种称为CD4的受体上并利用这种受体作为侵入细胞的门户。Wyatt及其团队通过基因改造设计出一种对真实的Env上存在的重要结构进行模拟的Env版本,它同时足够稳定可用作疫苗。为了以一种类似于真实HIV病毒颗粒的方式展示它,他们构建出病毒大小的由脂肪相关分子组成的合成球体---即“脂质体(liposome)”,这些脂质体上密布着这些经过改造的Env蛋白。 在天然的HIV Env蛋白上,称为聚糖(glycan)的糖相关分子通常有助于屏蔽所有重要的CD4结合位点,使得它们免受免疫攻击。作为“初种”疫苗,这些研究人员使用了移除CD4结合位点周围的这种聚糖屏蔽层的Env版本。 48周后的加强疫苗使用携带这种聚糖屏蔽层的Env蛋白以便筛选靶向Env蛋白上的CD4结合位点但也能够穿过这种聚糖屏蔽层的抗体。加强疫苗注射中的Env蛋白也是根据不同的HIV毒株混合在一起的,通常可以促进针对这些毒株中不发生变化的Env结构的抗体反应。 Wyatt团队按照他们的疫苗策略对12只兔子进行疫苗接种,并将获得的结果与仅接种携带这种聚糖屏蔽层的Env版本的对照组进行了比较。他们发现他们的疫苗策略具有更好的反应,其中的5只兔子产生能够中和多种HIV分离株的抗体。 这些研究人员分析了一只在接种疫苗后作出最强烈反应的兔子的抗体,并鉴定出两种不同类型的bnAb。其中的一种称为E70的bnAb正如预期的那样阻断了CD4结合位点,不过这种阻断方式不同寻常,这部分上是因为它夺取了其中的一个屏蔽性的聚糖分子。另一种称为1C2的bnAb攻击了位于Env这种复杂蛋白的两个关键部分之间的界面上的一个不同但众所周知的脆弱位点。抗体1C2的结合显然破坏了Env的稳定性以至于它不再能够介导HIV入侵宿主细胞。这就表明这种抗体具有非同寻常的中和广度,可阻断208种不同的HIV分离株中的87%。 Wyatt说,这一重要的发现证实以正确的方式进行HIV疫苗接种可以实现诱导bnAb攻击这种病毒上的多个位点的目标。 Wyatt团队将继续在小型动物模型中测试和改进他们的疫苗策略,并希望最终在猴子和人类中对它进行测试。