5月18日，國際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）叢堯研究組與中國科學(xué)院上海巴斯德研究所黃忠研究組、廣州市婦女兒童醫(yī)療中心龔四堂課題組的合作研究論文“Functional and structural characterization of a two-MAb cocktail for delayed treatment of enterovirus D68 infections”。該研究開發(fā)了一種可用于治療腸道病毒D68型感染的雙抗體雞尾酒療法，基于冷凍電鏡及生化分析，闡明了8F12/2H12抗體的中和機(jī)制，揭示了其表位相似但對病毒的作用機(jī)制不同，并捕捉到了新的脫衣殼中間狀態(tài)，具有重要的理論意義和臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。

　　腸道病毒D68型（EV-D68）是小RNA病毒科腸道病毒屬D族成員，與兒童嚴(yán)重呼吸道感染、急性遲緩性脊髓炎（AFM）密切相關(guān)。在過去十年中，EV-D68在全世界范圍內(nèi)流行，引起了眾多的暴發(fā)和散發(fā)。EV-D68已成為全球公共健康問題，然而目前尚無疫苗和藥物。

　　黃忠團(tuán)隊(duì)針對EV-D68病毒樣顆粒制備了兩個單克隆抗體2H12和8F12。這兩個單抗在抗原結(jié)合上有明顯的偏好性，2H12更高效地結(jié)合免疫原—病毒樣顆粒（空心的膨脹構(gòu)象），而單抗8F12更高效地結(jié)合成熟病毒顆粒（實(shí)心的緊湊構(gòu)象）。2H12和8F12在中和不同型別EV-D68毒株上也有明顯偏好性，而雙抗體組合表現(xiàn)出平衡、高效的中和（圖A）。此外，雙抗體組合可在小鼠中賦予比單抗更廣譜的保護(hù)，且在感染發(fā)病時（3天）給藥依然有效。研究表明兩個抗體主要在病毒侵染細(xì)胞前起作用，并能阻止病毒與唾液酸受體作用介導(dǎo)的紅細(xì)胞凝集的發(fā)生，提示抗體結(jié)合可以阻斷受體結(jié)合。

　　叢堯團(tuán)隊(duì)解析了抗體8F12結(jié)合EV-D68成熟病毒形成復(fù)合體的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，分辨率為2.89埃。揭示了8F12與病毒的峽谷區(qū)（canyon）結(jié)合，進(jìn)而對唾液酸受體結(jié)合產(chǎn)生空間位阻，且該區(qū)域?yàn)槲磮?bào)道過的EV-D68抗原位點(diǎn)（圖B-C）。此外，在對抗體2H12與EV-D68成熟病毒復(fù)合體進(jìn)行冷凍電鏡研究過程中，發(fā)現(xiàn)2H12結(jié)合可以使一部分EV-D68病毒顆粒破碎，暗示2H12可以破壞病毒顆粒完整性，影響其感染性。對EV-D68/2H12的進(jìn)一步三維分組和重構(gòu)獲得了三個不同的構(gòu)象狀態(tài)，命名為S1、S2和S3（圖D-F）。S1中的病毒顆粒呈現(xiàn)成熟病毒構(gòu)象（圖D,G），而S2和S3中的病毒顯示出明顯的構(gòu)象差異，包括病毒顆粒的膨脹、二次軸孔洞的打開、病毒RNA基因組的減少（S3狀態(tài)）（圖D-L），說明2H12結(jié)合可以觸發(fā)過早的病毒脫衣殼，影響其感染性。S3狀態(tài)是一種未報(bào)道過的脫衣殼中間態(tài)，可能發(fā)生在從135S A顆粒（帶有病毒RNA的經(jīng)典脫衣殼中間體）到80S空顆粒（沒有基因組RNA）的過渡中。

　　綜上，該研究研發(fā)了一對獨(dú)特的EV-D68中和性單抗，揭示了它們表位相似，但結(jié)合特性、中和特性、作用機(jī)制不同。這對抗體的組合可作為抗人類EV-D68感染的廣譜治療劑展開進(jìn)一步開發(fā)，具有重要的理論意義和潛在的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。

　　上海巴斯德所副研究員張超，中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心博士生徐聰，上海巴斯德所畢業(yè)博士生代文龍為本文并列第一作者。上海巴斯德所黃忠研究員、中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生化與細(xì)胞所）叢堯研究員、廣州市婦女兒童醫(yī)療中心龔四堂教授為本文共同通訊作者。該研究得到了中國科學(xué)院、國家科技部、國家自然科學(xué)基金、上海市科委等的資金支持。該研究還得到國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施冷凍電鏡系統(tǒng)的大力協(xié)助。

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-23199-5 

　　（A）單抗2H12、8F12及其組合的中和譜差異。（B）EV-D68/8F12復(fù)合體的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)。（C）8F12在病毒表面的投影與唾液酸受體的結(jié)合位點(diǎn)有重疊。（D-F）EV-D68/2H12的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)（包括S1、S2和S3狀態(tài)），說明2H12可誘導(dǎo)病毒顆粒發(fā)生變構(gòu)。（G-I）S1/S2/S3病毒衣殼的二次軸區(qū)域的結(jié)構(gòu)差異，顯示S2和S3二次軸孔洞被打開。（J-L）三種狀態(tài)密度圖的中央切片，顯示S3所含病毒RNA量顯著降低。