非人灵长类动物疫苗接种引发广泛中和抗体谱系靶向HIV-1 Env三聚体的四元表位

2025-05-10 Sat
一、研究背景人类免疫缺陷病毒（HIV-1）的包膜糖蛋白（Env）是中和抗体的主要靶点，但其高度变异性导致疫苗开发困难。自然感染中，广谱中和抗体（broadly neutralizing antibodies, bnAbs）罕见且需数年才出现。Env三聚体模拟物（如BG505 SOSIP.664）虽能稳定呈现天然构象，但既往疫苗研究多仅诱导出毒株特异性中和抗体，难以覆盖全球流行的HIV-1亚型。本研究旨在通过糖基化修饰的异源三聚体序贯免疫策略，探索聚焦于保守CD4结合位点（CD4 binding site, CD4bs）的bnAbs诱导机制。
二、论文来源作者团队：由Fabian-Alexander Schleich（卡罗林斯卡医学院）、Shridhar Bale与Javier Guenaga（斯克里普斯研究所）等跨国团队合作完成。

通讯作者：Gunilla B. Karlsson Hedestam（卡罗林斯卡医学院）与Richard T. Wyatt（斯克里普斯研究所）。

发表期刊：*Immunity*（2025年6月10日，第58卷），Elsevier出版。

三、研究流程与结果1. 免疫原设计与动物实验关键步骤：免疫原改造：

使用16055 dg4 NFL三聚体（缺失CD4bs附近的4个N-糖基化位点：N276/N301/N360/N463），暴露保守表位。

引入跨原体二硫键（CC3：A501C-A662C）增强三聚体稳定性（图1）。

动物模型：

12只恒河猴（非人灵长类动物，NHPs）分两组：

组1（NHP1-6）：可溶性三聚体免疫；

组2（NHP7-12）：三聚体-脂质体偶联物免疫。

免疫方案：

预免疫：BG505/CH505嵌合三聚体 + AMC016三聚体（靶向融合肽）；

初免：16055 dg4 NFL三聚体（聚焦CD4bs）；

加强免疫：异源全糖基化三聚体（ZM233、CH119、JR-FL等），间隔12周（图2a）。

实验结果：血清中和活性：

二次免疫后（post-2），NHP1和NHP9出现对tier 2病毒（如JR-FL）的交叉中和（图2c）；

六次免疫后（post-6），中和广度提升至覆盖84株全球病毒面板的70%（图4）。

2. 单克隆抗体分离与表征关键步骤：记忆B细胞分选：

使用生物素化JR-FL NFL三聚体探针，通过流式细胞术分选抗原特异性B细胞（图S3a）。

从NHP1中分离出185对重链/轻链序列，归属49个克隆谱系。

抗体特性分析：

LJF-0034谱系：

高频突变（重链SHM 12%，轻链SHM 9%）；

靶向四级表位：跨越相邻原体的CD4bs与V3区（图5c）；

中和广度：覆盖84株病毒中的66%（图4），IC50均值2.14 μg/mL（LJF-0085）。

结构解析：冷冻电镜（cryo-EM）：

结合模式：轻链结合CD4bs（避开N276糖链），重链结合V3区（图5d-e）；

表位特征：

轻链与保守残基D457/K282形成盐桥（图6a）；

重链通过HCDR2与V3区R308相互作用（图6c）。

3. 自然耐药机制与表位优化关键发现：耐药位点：

对AE重组毒株（如C1080.c3）的中和抵抗由V3区（T305/T308/V316/R319）和CD4bs（G429/D474/R476）突变导致（图7b）；

回复突变（如T308R）可恢复中和敏感性（图7c）。

糖链影响：

去除N197糖链显著增强中和效力，而N276糖链无影响（图7c）。

四、研究结论与价值科学意义：
首次证明异源三聚体序贯免疫可诱导靶向Env四级表位的bnAbs；

揭示了CD4bs与V3区协同表位的结构基础，为疫苗设计提供新靶点。

应用价值：
糖基化工程策略（如N197缺失）可优化免疫原设计；

LJF-0034谱系抗体为被动免疫治疗提供候选分子。

五、研究亮点创新方法：

跨原体二硫键（CC3）稳定三聚体构象；

个体化Ig基因分型（IgDiscover算法）精准追踪抗体演化。

重要发现：

四级表位bnAbs通过分叉结合模式规避糖链障碍；

自然耐药机制指导疫苗株优化（如V3区保守性改造）。

六、其他信息数据公开：

抗体序列（GenBank）、冷冻电镜结构（EMDB/PDB）已公开；

代码与算法详见GitLab（IgDiscover）。

临床转化：

16055 dg4 NFL三聚体已进入I期临床试验（HVTN 313）。