本研究报告介绍了一项由Eva Mittler、Anna Z. Wec、Janne Tynell等来自多个研究机构的科学家团队（包括美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院、Adimab公司、瑞典于默奥大学、法国巴斯德研究所、美国陆军传染病医学研究所等）共同完成的重要研究。该研究成果于2022年3月16日发表于学术期刊《Science Translational Medicine》上。
此项研究属于传染病学领域，具体聚焦于人畜共患的汉坦病毒防治。汉坦病毒感染在全球每年导致超过5万例确诊病例，引起两种严重疾病：一是由“新世界”汉坦病毒（如安第斯病毒Andes virus, ANDV和辛诺柏病毒Sin Nombre virus, SNV）引起的汉坦病毒心肺综合征（Hantavirus Cardiopulmonary Syndrome, HCPS），死亡率可高达约40%；二是由“旧世界”汉坦病毒（如普马拉病毒Puumala virus, PUUV、汉滩病毒Hantaan virus, HTNV、多布拉伐-贝尔格莱德病毒Dobrava-Belgrade virus, DOBV等）引起的肾综合征出血热（Hemorrhagic Fever with Renal Syndrome, HFRS），死亡率最高可达约15%。目前，美国食品药品监督管理局（FDA）尚未批准任何针对汉坦病毒的有效疫苗或疗法，这构成了公共卫生防御的重大缺口。此前研究表明，单克隆抗体（mAbs）在治疗其他病毒性疾病（如埃博拉、COVID-19）方面已获成功，且从汉坦病毒感染康复者体内分离出的抗体显示出治疗潜力。然而，此前研究主要集中于从HCPS康复者中分离抗体，缺乏能同时对抗新旧世界多种致病性汉坦病毒的广谱保护性抗体。本研究团队注意到，PUUV在遗传学上介于其他旧世界和新世界汉坦病毒之间，因此推测从PUUV感染者体内分离的抗体可能具有独特的、更广泛的交叉反应特异性。基于此，本研究旨在从PUUV感染康复者体内分离和鉴定人源中和抗体，目标是找到一种能够广谱中和并预防多种汉坦病毒感染（包括HCPS和HFRS）的单一抗体疗法候选物。
本研究包含多个相互衔接的实验流程，系统性地筛选、鉴定、表征并评估了抗汉坦病毒抗体。
流程一：供体筛选与抗体分离 研究团队首先筛选了一个包含45名瑞典PUUV感染康复者的队列，通过检测血清对展示不同汉坦病毒糖蛋白（Gn/Gc）的重组水泡性口炎病毒（recombinant Vesicular Stomatitis Virus, rVSV）的中和能力，确定了6名对PUUV、HTNV和ANDV均具有强效且广泛血清中和活性的供体。随后，他们使用带有荧光标签的rVSV颗粒（展示PUUV或ANDV的Gn/Gc复合物）作为“诱饵”，从这些供体的外周血中分选出抗原特异性的、类别转换的记忆B细胞（CD19+/IgM−/IgD−/virus+）。通过单细胞分选技术，从总共180个抗原反应性B细胞中回收了抗体重链和轻链的可变区序列，这些序列显示出体细胞高频突变，符合记忆B细胞的特征。然后，将这些可变区序列克隆并在酿酒酵母（*Saccharomyces cerevisiae*）中表达为全长人免疫球蛋白G1（IgG1）单克隆抗体（mAbs）。初步酶联免疫吸附试验（ELISA）筛选获得了135个能与rVSV-PUUV-Gn/Gc特异性结合的mAbs。
流程二：抗体结合广度与中和活性评估 对这135个mAbs进行系统评估。首先通过ELISA检测了它们对展示不同汉坦病毒（旧世界：HTNV、首尔病毒Seoul virus, SEOV、DOBV；新世界：ANDV、SNV）Gn/Gc的rVSV颗粒的结合能力。结果显示，这些抗体对旧世界和新世界病毒的交叉反应性程度相似（14%至28%），验证了PUUV暴露可能引发交叉反应性抗体的假设。接着，评估了这些抗体对rVSV-PUUV-Gn/Gc的中和能力，鉴定出58个强效中和抗体（半数抑制浓度IC50 < 1 nM）。随后，挑选出50个最强效的中和抗体，测试了它们对多种汉坦病毒（HTNV、SEOV、DOBV、ANDV）假病毒的中和广度。其中13个抗体显示出针对至少三种病毒的交叉中和活性，10个抗体具有跨新旧世界病毒的广谱中和活性。研究还注意到，部分抗体即使在最高浓度下也无法完全中和所有病毒颗粒，存在一个“未中和病毒分数”。
流程三：表位分组与精细定位 为了理解抗体发挥作用的机制，研究对具有广谱活性的抗体进行了表位分组。首先使用竞争ELISA（CELISA）和高通量酵母展示竞争实验，根据抗体结合rVSV-PUUV-Gn/Gc或可溶性PUUV Gn头域/Gc异二聚体（Gnh/Gc）时的竞争关系，将抗体分成了四个主要竞争组：Group I、Group II、Group III和Group IV。接着，通过筛选能抵抗特定抗体（如Group I代表抗体ADI-42898和Group II代表抗体ADI-42098）中和的rVSV-PUUV-Gn/gc逃逸突变体，对表位进行了精细定位。测序逃逸突变体发现：Group I抗体（如ADI-42898）的逃逸突变主要位于Gn头域（Gnh）的“加帽环”（capping loop，残基90-103）区域，该区域在预融合构象中覆盖着Gc的疏水融合环。Group II抗体的逃逸突变则位于Gc亚基的域I（如S830I）和域I-Ⅱ连接处附近（如P852T），这些区域参与了相邻Gn/Gc四聚体之间的相互作用以及Gc在融合后形成同源三聚体的过程。Group III和IV抗体的逃逸突变图谱不同，提示它们识别其他表位，且Group IV抗体可能识别依赖于病毒颗粒中四聚体或四聚体晶格的高级构象表位。
流程四：结构生物学分析 为了在结构上可视化抗体与抗原的相互作用，研究团队选择了Group I和Group II的代表性抗体，制备了它们的单链可变片段（scFv），并通过负染透射电子显微镜（nsEM）观察了它们与可溶性PUUV Gnh/Gc复合物形成的复合物结构。获得的二维分类和三维重构图（分辨率约20 Å）清晰地显示：Group I抗体（如ADI-42898）结合在Gn的加帽环区域；而Group II抗体（如ADI-42885和ADI-42877）则结合在Gc的域I区域，靠近域I-III连接区。将结构模型映射到Gn/Gc四聚体上显示，Group I抗体的表位位于病毒表面顶端，易于接触；而Group II抗体的表位更靠近病毒膜，在紧密堆积的Gn/Gc晶格中可能可及性较低。
流程五：作用机制探究 基于表位和结构信息，研究推测这些抗体通过阻断病毒膜融合步骤发挥作用。为了验证这一点，他们建立了一个“融合-感染”实验：将rVSV-PUUV-Gn/Gc颗粒与细胞在4°C结合，然后通过胞外酸性脉冲（pH 5.5, 37°C）直接在质膜触发膜融合，绕过了内吞步骤。实验结果表明，测试的Group I和II抗体均能剂量依赖性地抑制这种由pH触发的膜融合，但不影响病毒与细胞的初始附着，这证实了它们通过干扰Gn/Gc解离、Gc膜插入或同源三聚化等膜融合步骤来中和病毒。
流程六：针对真病毒的体外中和评估 研究将筛选出的强效抗体用于测试对抗真实汉坦病毒的体外中和能力。结果发现，针对PUUV、HTNV和DOBV，Group I抗体（尤其是ADI-42898）能完全中和感染。而大多数Group II抗体在对抗真病毒时，表现出比在假病毒系统中更明显的“未中和病毒分数”，这可能与真病毒颗粒上Gn/Gc晶格更紧密、导致Gc表位可及性差异有关。尽管如此，ADI-42898在对抗所有测试的旧世界病毒（PUUV、HTNV、DOBV）以及新世界病毒（ANDV、SNV、乔克罗病毒Choclo virus, CHOV）的假病毒和部分真病毒时，都展现出卓越的广谱中和活性。
流程七：动物模型体内保护效力评估 研究在两个动物模型中评估了优选抗体的体内保护效果。 1. PUUV银行田鼠（bank vole）模型：使用能建立持续性感染的PUUV毒株感染银行田鼠。在暴露前4小时或暴露后24小时，单次腹腔注射25 mg/kg的抗体。结果显示，无论是Group I（ADI-38919， ADI-42898）还是Group II（ADI-42098， ADI-42877）抗体，在暴露前和暴露后治疗中，都能显著降低甚至完全清除动物肺、肾、脾脏和血液中的病毒RNA载量，提供近乎完全的保护。 2. ANDV叙利亚仓鼠致死模型：这是评估HCPS治疗的“金标准”模型。用致死剂量的ANDV感染仓鼠，在感染后第3天单次注射ADI-42898抗体（剂量分别为25 mg/kg和6 mg/kg）。结果令人瞩目：两个剂量组的所有仓鼠均存活下来，而对照组动物全部死亡。同时，抗体治疗完全逆转了病毒血症。
本研究取得了一系列系统性成果： 1. 成功分离出广泛交叉反应的抗体库：从PUUV康复者体内成功分离出135个人源抗Gn/Gc单克隆抗体，其中许多显示出对新旧世界汉坦病毒的交叉结合与中和能力，证实了研究初始假设。 2. 鉴定出两个关键抗原表位区：通过竞争实验和逃逸突变分析，明确了汉坦病毒Gn/Gc上两个主要的抗体靶向区域：一是Gn的加帽环（Group I抗体），二是Gc的域I及寡聚化界面（Group II抗体）。这为理解体液免疫应答的焦点提供了新见解。 3. 揭示了广谱中和抗体ADI-42898的独特表位与机制：ADI-42898作为Group I抗体的杰出代表，其逃逸突变位于Gn加帽环，但它只能结合Gn/Gc异二聚体，而不能结合单独的Gn头域。这强烈提示其识别的是一个由Gn和Gc共同构成的“四元表位”（quaternary epitope）。这种结合模式可能使其能够接触更保守的Gc区域，从而解释了其卓越的广谱性。结构分析支持了这一结论。 4. 证实了抗体通过阻断膜融合发挥作用：功能实验证明，Group I和II抗体均能特异性抑制酸触发下的病毒-细胞膜融合，阐明了其中和作用的直接分子机制。 5. 体外中和数据揭示了不同抗体类别的特性差异：Group I抗体（特别是识别四元表位的）对真病毒表现出更完全的中和；Group II抗体尽管在假病毒系统中显示广度，但对真病毒的中和常不完全，这与其表位在病毒颗粒晶格中的可及性有关。这提示了在评估抗体效力时，使用真病毒系统的重要性。 6. 体内实验验证了强大的预防和治疗效果：在银行田鼠PUUV模型中，无论是Group I还是Group II抗体，单次给药即可在暴露前和暴露后提供高度保护。这尤其对于Group II抗体有意义，尽管其体外中和可能不完全，但体内保护效果显著，提示可能存在除直接中和外的其他保护机制（如Fc介导的效应功能）。 7. 确立了广谱保护性抗体候选物ADI-42898：ADI-42898在体外能中和至少七种致病性汉坦病毒（涵盖HCPS和HFRS病原体），在体内能有效保护动物抵抗PUUV（HFRS病原体）和ANDV（HCPS病原体）的攻击。即使在感染后3天、使用低至6 mg/kg的单剂量治疗，也能在致死性ANDV仓鼠模型中实现100%存活并清除病毒血症。
本研究得出结论：从PUUV暴露者体内分离出的人源单克隆抗体ADI-42898，通过识别Gn/Gc异二聚体界面上的一个四元表位，能够广谱中和并保护动物抵抗多种新旧世界致病性汉坦病毒的感染。该抗体是首个在动物模型中证实能同时对HFRS和HCPS提供交叉保护的人源抗体。
其科学价值在于：1）加深了对汉坦病毒Gn/Gc复合物抗原结构、免疫优势表位以及中和抗体作用机制的理解；2）揭示了从遗传学上处于中间位置的病毒（如PUUV）感染者体内分离抗体，是发现广谱交叉反应性抗体的有效策略；3）为基于结构的广谱疫苗设计提供了新思路，例如设计能优先引发针对Gn/Gc界面而非单独Gn的抗体反应的免疫原。
其应用价值重大：ADI-42898是一种极具前景的临床开发候选药物，有望成为一种“通用型”汉坦病毒治疗和预防性对策，填补当前FDA批准疗法的空白，为应对可能出现的汉坦病毒疫情提供重要的储备手段。
本研究的亮点包括： 1. 策略创新：首次系统地从旧世界汉坦病毒（PUUV）康复者中大规模分离人源抗体，并基于其遗传居中特性成功发现了具有跨新旧世界病毒广谱活性的抗体。 2. 发现重要：鉴定出首个具有明确体内外广谱保护活性、靶向Gn/Gc四元表位的人源单克隆抗体ADI-42898。 3. 模型全面：研究采用了假病毒系统、真病毒中和、结构生物学、体外膜融合功能实验以及两种不同的动物感染模型（银行田鼠的HFRS模型和叙利亚仓鼠的致死性HCPS模型），从多维度、多层次完整地评估了抗体的特性与效力。 4. 机制深入：不仅找到了有效抗体，还通过精细的表位定位、结构分析和功能实验，深入阐明了不同类别抗体的作用靶点、广谱性差异的分子基础以及中和机制。 5. 转化潜力强：ADI-42898表现出优异的体内保护效果（包括暴露后治疗）和低剂量有效性，为其进入临床开发奠定了坚实基础。
研究还指出，Group II抗体虽然体外中和可能不完全，但在体内模型中对PUUV提供了完全保护，这提示Fc介导的效应功能（如抗体依赖性细胞毒性ADCC、吞噬作用ADCP）可能在其保护机制中扮演重要角色，值得进一步研究。此外，鉴于Group I和Group II抗体靶向非竞争性表位且可能具有互补的作用机制（直接中和 vs. 效应功能），探索这两种类型抗体的组合疗法，可能进一步增强保护效果、拓宽抗病毒谱并降低病毒逃逸风险，这是未来一个有价值的研究方向。