呼吸道合胞病毒全人中和抗体制备、表位鉴定及应用研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院上海巴斯德研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:champhorse
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呼吸道合胞病毒(RSV,Respiratory syncytial virus)是最常见的导致婴幼儿急性呼吸道感染的病原体,同时还被公认为是某些高风险成年人(诸如老年人、患有慢性疾病的成年个体以及免疫功能低下人群)的重要病原体。RSV病毒在老年人群中的引起住院和死亡率与流感相当。当前,市面上缺少有效的RSV预防性疫苗,同时也缺少RSV特异性的抗病毒药物来治疗RSV感染。人源化的帕利珠单抗(palivizumab)是唯一被批准用于预防高风险儿童RSV感染的单克隆抗体药物。但是,Palivizumab并不能有效地治疗RSV感染而且体内外实验已经证明逃逸突变体的存在。因此,开发新的全人抗体替代药物是RSV研究的热点。RSV病毒属于副粘病毒科有包膜病毒,基因组为单股负链非节段RNA,分为有A和B两种亚型。融合蛋白(F,fusion protein)和吸附蛋白(G,attachment glycoprotein)是RSV病毒表面上两种主要的糖蛋白,在介导病毒进入细胞的过程中发挥着重要的角色。F蛋白和G蛋白刺激机体产生保护性免疫应答,是中和抗体的主要靶标,也是疫苗设计和小分抑制剂的重要靶点。我们的主要发现如下:第一,中和抗体在预防RSV的感染中发挥重要的保护作用,但是对RSV自然感染的过程中人的抗体应答了解是有限的,尤其是对G蛋白的抗体研究报道更少。为了能更好地了解RSV自然感染过程中F蛋白和G蛋白的抗体免疫应答情况以及开发新的抗体分子作为被动免疫的潜在药物,我们对31例健康的成年人的血清进行了分析,包括中和抗体滴度,以及结合F蛋白融合前形式(pre-F),G蛋白以及两种亚型的G蛋白保守中央结构域(CCD,central conserved domain)的ELISA抗体滴度。我们用统计学的方法初步了进行相关性的分析,揭示血清中和抗体的滴度与F蛋白滴度没有直接关联,可能与靶向某一些抗原位点的中和抗体关联更大。此外我们证实针对G蛋白CCD结构域的广谱交叉活性的抗体在血清中普遍存在。第二,我们用单细胞PCR技术从其中一名中和抗体滴度最高的志愿者的外周血记忆B细胞中分离了30株针对pre-F蛋白和G蛋白的抗体。通过对F蛋白抗体进行体外结合活性,微中和活性和表位鉴定,我们的结果显示抗F蛋白的中和抗体主要靶向抗原位点φ和抗原位点III为主的四元表位,暗示这名志愿者的血清中和活性可能与存在这两个表位的抗体有关。第三,为了了解分离的F蛋白中和抗体是如何进化的以及是否具有一些相似的遗传特征,我们对四株中和活性最高的抗体的重轻链可变区的胚系来源,体细胞高频突变频率,高可变区(CDR)长度,CDR3的长度进行了分析和比较。研究结果提示B细胞倾向使用IGHV3-21*01和IGLV1-40*1的组合靶向RSV F蛋白上比较保守的敏感抗原位点III,这些抗体可能拥有一些共同的分子结构特征识别一个相似的表位,同时我们证实靶向这个表位的3F4抗体交叉结合呼吸道合胞病毒和人偏肺病毒(hMPV,human metapneumovirus)的F蛋白。第四,我们体内外比较了4E6,4F1和palivizumab的保护活性。微中和实验的结果显示4E6和4F1抗体对RSV A型和B型的中和能力均优于palivizumab,尤其是4F1效果更突出,IC50比palivizumab低近80-100倍。小鼠的预防实验结果显示:4F1和4E6抗能有效地抑制肺部RSV病毒的含量,且抑制效果优于palivizumab。小鼠的肺组织病理切片结果显示:相比palivizumab,4F1高剂量和低剂量组能明显的抑制早起感染单核细胞向小鼠支气管,肺间质和肺泡间隙的浸润。以上结果提示4F1具有很大开发成药物用于预防RSV感染的潜力。此外,我们证实了靶向两个不同表位的抗体4F1和4E6联合使用在抗病毒效果上具有协同作用,同时基于这一结果,我们制备了双特异性抗体,结合实验和微中和实验均证明了双特异性抗体比单个抗体或联合中和效果更明显,同时具有更好的广谱性。综上所述,通过对数十名健康志愿者的血清进行分析,我们发现在健康的成年人体内,除了存在抗F蛋白抗体外,也普遍存在抗G蛋白保守结构域的抗体,这些抗体在抗RSV感染中发挥的功能以及机制值得我们进一步深入探究;本研究新发现的抗体分子是RSV被动免疫的潜在药物;而本研究中获得的一系列抗体的表位解析及抗体进化研究为基于pre-F蛋白疫苗候选者需保留的抗原位点提供了强而有力的支撑;我们首次报道了靶向F蛋白上两个不同表位的抗体联合使用具有协同作用,我们设计的双特异性抗体为预防RSV严重感染的被动免疫疗法提出了新的思路。
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