5月2日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications在線發(fā)表了中國(guó)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）孫兵研究組與叢堯研究組及中國(guó)疾病預(yù)防控制中心國(guó)家流感中心王大燕研究組的合作研究成果“Unique binding pattern for a lineage of human antibodies with broad reactivity against influenza A virus”。該研究發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)新的胚系基因編碼的流感病毒廣譜中和抗體，其可以中和Group1及Group2流感病毒，利用冷凍電鏡和生化分析揭示了該類(lèi)抗體通過(guò)不同的抗原識(shí)別模式結(jié)合不同亞型的HA蛋白，并闡釋了這類(lèi)抗體獲得廣譜中和活性的進(jìn)化路徑，提升了人們對(duì)流感抗體廣譜中和表位和分子機(jī)制的理解，并為廣譜流感疫苗和抗病毒藥物的開(kāi)發(fā)提供新思路。
流感病毒一直是人類(lèi)健康的重大威脅，世界范圍內(nèi)每年約有 5%-15%的人口受季節(jié)性流感病毒感染，其中有 25-50 萬(wàn)人死亡。不可預(yù)測(cè)的大流行以及不斷爆發(fā)的禽流感疫情嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康及社會(huì)穩(wěn)定。突變毒株、新型重組毒株和耐藥性毒株的不斷出現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有疫苗和小分子藥物的應(yīng)用造成重大威脅。因此，開(kāi)發(fā)有效的廣譜抗流感病毒的疫苗和藥物是我國(guó)乃至全球的重要需求。單克隆抗體在預(yù)防和治療病毒感染方面有成功的應(yīng)用。流感病毒表面血凝素蛋白（hemagglutinin，HA）是介導(dǎo)病毒感染宿主細(xì)胞的關(guān)鍵蛋白，也是中和抗體和疫苗作用的關(guān)鍵靶點(diǎn)。HA莖稈部相對(duì)于HA頭部更加保守，是廣譜流感抗體和疫苗的主要靶點(diǎn)，但其在不同HA亞型中也表現(xiàn)出一定的差異性，這在一定程度上限制了廣譜疫苗和抗體的研發(fā)。深入研究廣譜流感抗體如何克服不同HA亞型差異化的抗原決定簇，以廣泛中和不同亞型流感病毒的分子機(jī)制，將有助于開(kāi)發(fā)通用流感疫苗和廣譜流感抗體藥物。
研究人員從一名接種過(guò)季節(jié)性流感疫苗的志愿者體內(nèi)分離出多株針對(duì)流感病毒HA的中和抗體，發(fā)現(xiàn)了一類(lèi)來(lái)自相同胚系基因 （VH3-48/DH2-2/JH6 and VK1-12/JK5）的廣譜中和抗體。親和力實(shí)驗(yàn)表明該類(lèi)抗體可廣譜結(jié)合流感病毒Group1 H1、H6、H8、H9以及Group2 H3、H4、H7、H14等多種亞型的HA蛋白。中和實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了該類(lèi)抗體具有對(duì)H1，H3，H4，H7等亞型流感病毒的廣譜中和能力。其中28-12表現(xiàn)出較優(yōu)的結(jié)合及中和活性，被用來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的體內(nèi)保護(hù)活性及表位研究。在小鼠模型上的攻毒實(shí)驗(yàn)表明28-12在較低的劑量下能夠有效地預(yù)防和治療H1N1和H3N2亞型流感病毒的感染，提示該抗體有潛在的臨床應(yīng)用價(jià)值。有趣的是，28-12對(duì)異型抗原的識(shí)別模式比較獨(dú)特。研究人員通過(guò)冷凍電鏡、丙氨酸突變及ELISA實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)28-12主要結(jié)合H3 HA蛋白上helix A的連續(xù)性線性表位。而對(duì)于H1，28-12的表位涉及一級(jí)序列上相距較遠(yuǎn)的HA1、融合肽和helix A，這導(dǎo)致其在H1上的表位更加依賴(lài)于HA高級(jí)構(gòu)象。N49HA2 是決定28-12識(shí)別H3 HA連續(xù)性線性表位特性的關(guān)鍵位點(diǎn)，而該位點(diǎn)在H1上是T49HA2，其作用顯著弱化。28-12的另一特點(diǎn)是具有較長(zhǎng)的HCDR3，賦予其較高的靈活性，使其能夠采用不同的構(gòu)象來(lái)適應(yīng)結(jié)構(gòu)不同的HA抗原。與其他已報(bào)道抗體不同的是，28-12特別依賴(lài)于HCDR3與HA形成更多更重要的相互作用，因此28-12的HCDR3，是開(kāi)發(fā)抗流感病毒小蛋白或多肽藥物的潛在蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)模板。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，28-12的胚系抗體最初是由Group2 H3亞型流感病毒選擇而來(lái)，并通過(guò)體細(xì)胞超頻突變不斷進(jìn)化，從而增強(qiáng)了對(duì)H3的中和性，并同時(shí)獲得對(duì)Group1 H1病毒的交叉中和活性，該研究提示通用流感疫苗開(kāi)發(fā)過(guò)程中應(yīng)深入評(píng)估不同流感病毒亞型之間的表位特征差異。
分子細(xì)胞卓越中心孫曉玉博士后、劉彩璇博士、盧曉博士后、凌志洋副研究員和伊春艷副研究員為該論文的共同第一作者。孫兵研究員、叢堯研究員、王大燕研究員以及凌志洋副研究員為本文共同通訊作者。該項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部、中科院等經(jīng)費(fèi)支持。感謝國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施冷凍電鏡系統(tǒng)的支持。
文章鏈接https://www.nature.com/articles/s41467-022-29950-w
a,流感病毒特異性抗體篩選策略 b，VH3-48/VK1-12類(lèi)抗體對(duì)不同HA亞型蛋白的親和力檢測(cè) c, VH3-48/VK1-12類(lèi)抗體結(jié)合變性的H3 HA 蛋白，但不結(jié)合變性的H1 HA 蛋白 d, 28-12不同形式的胚系抗體對(duì)H3及H1亞型HA蛋白結(jié)合活性e, 28-12抗體在H3 HA上的表位展示 f-g，28-12抗體與H3 HA的相互作用 h, 28-12抗體在H1 HA上的表位展示 i-j，28-12抗體與H1 HA的相互作用。
