Immunity | 在非人灵长类动物中诱导出识别新型gp120接口表位的广谱中和抗体

摘要：HIV-1包膜糖蛋白（Env）刺突是广谱中和抗体（bNAbs）的唯一靶点，这类抗体在自然感染过程中偶尔产生，通常需要两年或更长时间的持续病毒复制。为了通过疫苗诱导产生这类bNAbs，研究人员投入了大量努力，设计出可溶性模拟物，以尽可能真实地再现病毒刺突的结构和

撰文｜雪月

HIV-1包膜糖蛋白（Env）刺突是广谱中和抗体（bNAbs）的唯一靶点，这类抗体在自然感染过程中偶尔产生，通常需要两年或更长时间的持续病毒复制。为了通过疫苗诱导产生这类bNAbs，研究人员投入了大量努力，设计出可溶性模拟物，以尽可能真实地再现病毒刺突的结构和抗原特性。高度有序的、可溶性的BG505 SOSIP.664 Env三聚体的开发，标志着HIV-1刺突模拟物研究进入现代阶段。随后，研究者从多种HIV-1毒株中设计出更稳定或更均一的可溶性Env模拟物，包括不依赖裂解的天然柔性连接（NFL）三聚体、未裂解的融合前构象优化三聚体、改良型SOSIP三聚体，以及裂解后的NFL三聚体。虽然这些高度有序的三聚体可以被少数HIV-1 Env特异性的bNAbs有效识别，但在前期的动物免疫实验中，它们大多仅诱导出对特定毒株表位的自体中和抗体（NAbs）。

Env刺突上大多数保守区域被宿主来源的“N-糖基”所遮蔽，这些糖链在空间上阻碍了初始B细胞对其底层多肽表面的识别。在这层连续的糖基盾中存在一些“缝隙”，其中包括CD4受体结合位点（CD4bs）所暴露的蛋白表面，以及靠近furin裂解位点的gp120-gp41界面或融合肽附近的保守残基。除了这些抗体易感位点之外，一些HIV感染者还会产生针对V2顶端、N332糖基超级位点和膜近端外区（MPER）的bNAbs。

然而，在杂交种动物模型中，只有极少数研究通过Env疫苗成功诱导了bNAbs。例如，其中一项采用FP肽-三聚体的prime-boost免疫策略，另一项则使用了N-糖基缺失的Env三聚体进行异源prime-boost免疫，以促进B细胞反应。

来自Scripps 研究所的Richard T. Wyatt团队在Immunity上发表题为Vaccination of nonhuman primates elicits a broadly neutralizing antibody lineage targeting a quaternary epitope on the HIV-1 Env trimer的文章。本研究通过去糖基引导和异源加强免疫策略，在非人灵长类动物中诱导出识别新型gp120接口表位的广谱中和抗体，为HIV疫苗设计提供了新思路。

作者首先在非人灵长类动物（NHPs）中使用缺失CD4结合位点附近糖基化位点（N276、N301、N360、N463）的Env三聚体（16055 DG4 NFL）进行免疫，以引导B细胞响应保守区域，随后进行多个来源异源Env三聚体加强免疫。该免疫策略在多个NHPs中诱导了对HIV-1 tier 2临床分离株的交叉中和抗体反应，尤其在NHP1和NHP9中产生广谱中和活性。

接下来作者在NHP1中分选Env特异性的记忆B细胞，克隆出185对重链与轻链，并进一步分析其中的抗体谱系。结果识别出一个显著扩增的广谱中和抗体谱系（LJF-0034），该谱系中和了近70%的全球HIV-1假病毒株（84株面板），展示出强大的广谱中和能力。作者使用冷冻电镜（cryo-EM）解析LJF-0034家族成员（如LJF-0034和LJF-0085）与Env三聚体结合的结构。分析显示LJF-0034家族抗体靶向一个新颖的四聚体表位，跨越两个gp120亚单位，能绕过传统CD4结合位点附近的N276糖链屏蔽，有效结合并实现广谱中和。

作者又进行抗体成熟过程的突变回溯实验，构建部分或完全回溯到生殖系的抗体变体，并测试其中和能力。结果发现获得中和广谱性主要依赖于重链的体细胞高变异（SHM），而轻链SHM对功能的贡献较小。部分SHM即可维持较强的中和效力，表明该抗体可通过多种成熟路径获得功能。

最后作者通过结构指导结合序列变异分析，对天然HIV-1毒株的抗体抵抗位点进行定位，并通过突变实验验证。LJF-0034家族的中和抗体对AE亚型毒株的中和能力受到V3区和CD4bs区域关键氨基酸变异的限制，突变这些残基可恢复中和能力，证明这些位点是天然抗性关键。作者在多个NHP中使用EMPEM（电子显微镜多克隆表位图谱）分析方法检测抗体结合表位。分析显示gp120:gp120接口是多个NHP个体中共同靶向的表位，表明这一表位具有免疫优势，可能是未来疫苗开发的关键靶点。