单克隆抗体联合疗法对安第斯病毒感染的叙利亚仓鼠中晚期疗效研究

主要作者与机构

该研究由Brandi N. Williamson和Joseph Prescott作为共同第一作者完成。研究团队分别来自美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）下属的国家过敏与传染病研究所（National Institute of Allergy and Infectious Diseases）落基山实验室（Rocky Mountain Laboratories）、德国罗伯特·科赫研究所（Robert Koch Institute）、美国Ichor Biologics LLC生物技术公司、智利康塞普西翁大学（Universidad de Concepción）以及智利圣塞巴斯蒂安大学（Universidad San Sebastián）。通讯作者为María Inés Barría。本研究成果发表于 Emerging Infectious Diseases 期刊2021年10月第27卷第10期。

研究背景

汉坦病毒心肺综合征（hantavirus cardiopulmonary syndrome, HCPS）是由致病性新世界正汉坦病毒（orthohantaviruses）感染引起的严重疾病，其中安第斯病毒（Andes virus, ANDV）是主要的病原体之一。ANDV通过其主要啮齿动物宿主——长尾侏儒稻鼠（*Oligoryzomys longicaudatus*）的气溶胶化排泄物传播给人类。与其他正汉坦病毒不同，ANDV已被证实具有人际传播能力，且病死率高达35%–40%。2018年在阿根廷巴塔哥尼亚地区Epuyén村暴发的大规模ANDV疫情进一步强调了人际传播的可能性，并突显了对特异性疗法和疫苗的迫切需求。

ANDV感染的潜伏期长达2–3周，随后出现3–5天的前驱期，表现为发热、头痛和胃肠道症状。之后HCPS在2–7天内发展，表现为血压下降、肺水肿或肺衰竭、心源性休克，大量患者最终死亡。截至2021年8月，HCPS的治疗仍然仅为支持性治疗，包括氧疗、机械通气、体外膜肺氧合和液体平衡管理等干预措施，尚无获批的特异性治疗药物或疫苗。在HCPS患者中，高滴度的汉坦病毒特异性中和抗体与生存率提高、病情较轻和恢复较快密切相关。被动输注特异性单克隆抗体（monoclonal antibodies, mAbs）在致死性叙利亚仓鼠疾病模型中已显示出对ANDV攻击的保护作用。这些数据均表明中和抗体在体内控制正汉坦病毒感染中具有重要作用。

该研究团队此前已报道，从HCPS幸存者体内分离的单克隆抗体（克隆JL16和MIB22）在感染早期开始治疗时，能够保护仓鼠免受致死性ANDV攻击，显示出强效的暴露后预防效力。本研究旨在叙利亚仓鼠ANDV疾病模型中开发针对疾病晚期的单克隆抗体治疗方案。

研究流程与实验设计

叙利亚仓鼠致死性ANDV感染模型是目前唯一能够重现HCPS多种特征的动物模型，已被广泛验证。所有感染性ANDV实验均在落基山实验室的生物安全4级（biosafety level 4）设施中按照标准操作规程进行，并经机构生物安全委员会批准。所有动物实验均获得机构动物护理与使用委员会批准。

研究采用了鼻内接种方式，以200个病灶形成单位（focus-forming units, FFU）的ANDV（智利-9717869株）感染仓鼠，随后通过腹腔注射途径给予针对ANDV糖蛋白的两种单克隆抗体（MIB22+JL16）联合治疗。研究包含两组实验，分别针对疾病中期和晚期进行治疗。两组实验均设置对照组和治疗组。治疗组（n=18）接受两种单克隆抗体的联合注射（每种25 mg/kg），对照组（n=18）接受同型对照单克隆抗体（50 mg/kg）。为了确定ANDV复制水平的差异，每组在预定时间点（感染后第10天）安乐死6只动物，每组保留12只动物进行生存监测。

第一组实验：疾病中期治疗（感染后第5天和第9天给药）

治疗组（n=12）在感染后第5天和第9天（5+9方案）接受单克隆抗体联合治疗，对照组（n=12）接受同型对照抗体治疗。对照组动物的中位死亡时间为感染后第13天，与此前观察结果一致。对动物进行每日体重和体格检查监测，直至安乐死或连续2天未观察到疾病临床症状（治疗组为第18天）。人类单克隆抗体联合治疗耐受性良好，对ANDV攻击实现了100%的保护率（p<0.0001）。在感染后第10天对6只动物进行尸检，通过定量逆转录PCR测定肺部病毒载量。结果显示，与同型对照组相比，单克隆抗体联合治疗组的肺部病毒RNA拷贝数显著降低（p=0.04）。此外，还在感染后第42天对存活动物进行了病毒RNA检测。尽管在肺组织中仍可检测到病毒RNA，但其数量显著低于第10天尸检的动物（p=0.0037）。这一发现与人类病理学相似，即急性感染消退数月后仍可检测到病毒RNA。尽管可检测的病毒RNA并不一定意味着存在感染性病毒，但这一发现提示疾病表现和转归与病毒RNA的存在并非直接相关。

第二组实验：疾病晚期治疗（感染后第8天和第10天给药）

为评估单克隆抗体联合治疗对ANDV感染晚期的疗效，研究团队在感染后第8天和第10天（8+10方案）对治疗组（n=12）进行了抗体联合治疗。对照组11/12只动物死于疾病或达到安乐死标准。唯一存活的对照动物也表现出低于安乐死标准的临床症状，包括濒死体征：共济失调、不愿移动、任意孔窍出血、呼吸急促或瘫痪。同型对照组的中位生存时间为感染后第12天。在单克隆抗体联合治疗组中，6只仓鼠存活；虽然结果不具有统计学显著性（p=0.123，p<0.05为显著性阈值），但联合治疗在感染后第8天和第10天给药时仍显示出50%的有效率。同样，在感染后第10天对6只动物进行尸检以测定肺部ANDV RNA载量。结果显示，单克隆抗体联合治疗组与对照组之间的病毒RNA载量无显著差异。最后，在感染后第42天尸检的6只存活仓鼠中，肺部病毒载量与第10天尸检组相比出现下降。研究还测定了第10天尸检动物血清样本中人类IgG的浓度。

主要研究结果

本研究的所有实验结果可以归纳如下：

第一，疾病中期治疗实验（5+9方案）中，单克隆抗体联合治疗对叙利亚仓鼠致死性ANDV感染展现了100%的保护效力。对照组中位死亡时间为感染后第13天，而联合治疗组全部存活。

第二，在相同的疾病中期治疗实验中，感染后第10天的尸检分析显示，联合治疗组的肺部病毒RNA拷贝数显著低于对照组（p=0.04），提示联合治疗有效抑制了ANDV在肺组织中的复制。

第三，感染后第42天的病毒RNA检测显示，尽管肺组织中仍可检测到病毒RNA，但数量显著低于第10天的水平（p=0.0037），这一结果与人类HCPS恢复期患者的病理学观察相一致。

第四，疾病晚期治疗实验（8+10方案）中，联合治疗虽然未达到统计学显著性（p=0.123），但仍展现出50%的生存保护率。对照组11/12只动物死亡或达到安乐死标准，中位生存时间为12天；而联合治疗组有6/12只仓鼠存活。

第五，在疾病晚期治疗实验中，感染后第10天的肺组织病毒RNA载量在治疗组和对照组之间无显著差异，这一发现与存活率的部分保护效应形成了对比，提示在疾病晚期，病毒载量的降低可能不是保护效应的唯一或主要机制。

第六，在疾病晚期治疗实验中，存活至第42天的6只仓鼠肺部病毒载量较第10天明显下降，进一步确认了恢复期病毒清除的趋势。

这些实验结果之间的逻辑关系清晰：首先通过疾病中期治疗确立了联合治疗方案的有效性基础，证明了抗体在病毒复制高峰期前或初期给药能够完全阻断疾病进展。随后，研究团队将治疗窗口推后至疾病晚期（第8天和第10天），此时病毒已在体内大量复制且病理损伤已经开始形成。尽管保护率有所下降，但50%的存活率仍然具有重要意义，说明即使在疾病晚期，特异性中和抗体仍具有部分逆转或阻止疾病恶化的能力。第10天治疗组与对照组病毒载量无差异但仍有50%存活率这一结果，提示在疾病晚期阶段，中和抗体的保护机制可能不仅仅依赖于抑制病毒复制，还可能涉及调节宿主免疫应答或减轻病理性炎症反应等机制。此外，第42天病毒载量显著下降的结果与临床观察中HCPS幸存者具有高水平中和抗体与良好预后的相关性相吻合，进一步支持了抗体的治疗价值。

研究结论与应用价值

本研究的结论是：含有JL16和MIB22的人类单克隆抗体联合方案以2剂方案分别在疾病中期（感染后第5天和第9天）和疾病晚期（感染后第8天和第10天）给药时，能够完全或部分保护叙利亚仓鼠免受致死性ANDV攻击。截至目前，叙利亚仓鼠是唯一适合评估ANDV治疗和预防对策效果的临床前疾病模型。因此，本研究中的抗体联合治疗符合美国食品药品监督管理局的动物法则（animal rule），该法则要求在经验证和经过充分评估的动物模型中证明对策的有效性，以表明其对人类使用的潜在益处。

本研究结果突显了重组人类单克隆抗体JL16和MIB22作为暴露后对策的潜力，即使在感染后期仍具有应用价值。这一发现得到了此前一项研究的支持：含有中和抗体的免疫血浆能够降低住院时已出现轻度至重度疾病的HCPS患者的病死率，进一步突显了人类抗体改变临床结局的潜力。

从科学价值而言，本研究系统性地验证了在疾病不同阶段（中期和晚期）进行抗体干预的治疗窗口，并揭示了抗体保护效应在疾病不同阶段的可能机制差异——早期以抑制病毒复制为主，而晚期可能涉及病毒非依赖性保护机制。从应用价值而言，该研究为开发针对ANDV所致人类HCPS的特异性治疗方法提供了直接的临床前证据，也为未来优化给药方案和联合治疗策略奠定了基础。

研究亮点

本研究的核心亮点在于：第一，首次在叙利亚仓鼠模型中系统性地评估了单克隆抗体联合治疗在ANDV感染疾病晚期（第8天和第10天）的疗效，将治疗窗口从早期推后至疾病已进展的阶段。第二，证明了在疾病中期给药能够实现100%的保护率，在疾病晚期给药仍能实现50%的保护率，这为临床治疗的时间窗提供了重要参考。第三，发现了疾病晚期阶段病毒载量与保护效果之间的非完全对应关系，提示了抗体保护机制的复杂性。第四，研究完全在生物安全4级设施中完成，保证了实验的高安全性和高标准。第五，该研究严格遵循了美国FDA的动物法则，为未来潜在的监管审批路径提供了符合规范的动物疗效数据。

研究团队还指出，通过进一步优化给药剂量和更有效的单克隆抗体组合，有希望进一步扩大治疗窗口。中期阶段100%保护率和晚期阶段50%保护率的实验结果，在寻找针对ANDV感染所致人类HCPS的特异性治疗方法方面是非常令人鼓舞的进展。此外，该研究也为理解中和抗体在正汉坦病毒感染中的体内作用机制提供了新的实验依据，对未来疫苗和治疗策略的设计具有重要的参考价值。